JPH02311322A - プレ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】 産業上の利用分野　　　、 本発明は、主として高精度なプレスガラスレンズをリヒ
ートプレス成形する際に用いるプレ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、光学素子は光学機器のレンズ構成の簡略化及びレ
ンズ部分の軽量化を同時に達成しうる非球面の方向にあ
る。（例えば特開昭５７−７６５１２号公報） その中でより安価に高精度ガラス製品を製造する方法と
して、特開昭５８−８４１３４号公報には加圧サイクル
に要する時間を短くして高精度な光学ガラス素子を得る
方法が提案されている。その大要は最終製品に近い近似
した形状のガラスプレフォームを用いて、金型およびガ
ラスプレフォームを各々加熱し、ガラスと金型が１０８
ポアズ以上でかつ１０′２ポアズ以下のガラス粘度に対
応する温度でプレスを開始し、１０′３ポアズよりも低
いガラス粘度に対応する温度でプレスを終了して、ガラ
スを取り出すことが提案されている。

また波長オーダーの面精度を有するレンズではないがレ
ンズ素材の成型法として特公昭５６−３７８号公報で、
金属型の温度を被成形ガラスの転移点以上、軟化点以下
の温度に保ち、この金属型内に流動性を有するガラスを
入れて加圧成形し、そしてこの状態でガラスの温度分布
が均一化されるまで２０秒以上保持することを述べてい
る。

発明が解決しようとする課題 上記ガラスレンズの製造において、ガラスレンズの光学
的性能は従来の研磨法によるガラスレンズのそれに比べ
てより優れている必要があり非常に高い面精度及び面粗
度が要求される。例えば高精度カメラレンズの場合、面
精度ニュートンリング３本、アメ１本以内、表面粗さ０
．０３μｍ以内であることが要求される。しかしながら
従来のガラスレンズの製造方法ではガラスと成形金型と
を別々に加熱した後、ガラスを成形金型内に供給しプレ
スを行なうため、プレス途中で非常に温度が不均一にな
りやすく、一定時間以上プレスを保持しなければならな
かった。したがってサイクルタイムに影響を及ぼし安価
なレンズを製造することばできなかった。

すなわちサイクルタイムを短くするためには、多数の成
形型を準備し、成形金型内にガラスを入れたまま加熱し
成形することが最も好ましいと考えられる。

しかしながら、特開昭６１−２６５２８号公報に示され
ているように、プレス後の冷却において温度傾斜式の徐
冷室を使用して冷却を行った場合、冷却過程で莫大な数
の成形型を必要とするため、好ましい成形方法とは言え
ない。

またプレス後の冷却速度がレンズ性能を決定する上で非
常に重要であるが特開昭６１−５３１２６号公報に述べ
られているように、加圧力を除去して０．９”Ｃ／ｓｅ
ｃ以下の一定速度で冷却することは、サイクルタイムを
長くすることになるため加圧を行って１０１０・５ポア
ズ〜１０１１・５ポアズまでは栄、冷を行ったほうが使
用する成形金型の数が少なくなりより安価なプレスレン
ズを供給することが可能となる。

本発明は上記問題点に鑑み、高精度でかつ安価なプレス
レンズを早く製造するためのプレスレンズの成形方法を
提供するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明のプレスレンズの成形
方法は、ガラス転移点以下の温度を有する成形型に、１
０′２ポアズ以上のガラスプレフォームを供給し、ガラ
スプレフォーム及び成形型の光学面付近の温度が１０８
〜１０′。ポアズのガラス粘度に対応する温度まで加熱
し、数秒乃至数十秒間プレスする。次いでＩＱＩＯ・５
ポアズ〜ＩＱＩＩ・Ｓポアズまで第１の冷却を行ない、
再び加熱してから第２の冷却を行ない、ガラス転移点以
下でプレスレンズを取り出すものである。本発明におい
てガラスプレフォームとは表面欠陥が除去された予備加
工物であり、形状は任意である。また平均冷却速度は一
定速度とは異なり、速度微分値が定数にならない冷却速
度のことを示す。

作用 本発明のプレスレンズの成形方法は、ガラス転移点以下
の温度を有する成形型に、ＩＱ＋２ポアズ以上のガラス
プレフォームを供給し、ガラスプレフオームおよび成形
型の光学面付近の温度が１０８〜１０１Ｏポアズのガラ
ス粘度に対応する温度まで加熱し、数秒乃至数十秒間プ
レスする。ついで１０Ｉ０°５ポアズ〜１０８・５ポア
ズまで第１の冷却を行ない、再び加熱してから第２の冷
却を行ない、ガラス転移点以下でプレスレンズを取り出
すので、第１の冷却で生じた偏肉差の大きいプレスレン
ズの薄肉部と厚肉部との温度差を再加熱することにより
、温度差を緩和させることができ、成形金型の転写面を
ガラスに対して超精密に転写できる。したがって高精度
なプレスレンズを得ることができると共に、サイク゛ル
タイムも短くすることができる。

但し、再加熱を開始するガラス粘度が１０Ｉ０・５ポア
ズ以下の場合、第２の冷却工程のガラス転移点付近にお
いて再び薄肉部と厚肉部との間に温度差を生じるため再
加熱の効果がない。また１０１′・５ポアズ以上で再加
熱を行なおうとすると、第１の冷却で生じた温度差によ
り、厚肉部が不均一な収縮をしており、再度成形型の転
写面を転写させるためには莫大な成形圧力を必要とする
。したがって、１０Ｉ０°５ポアズ〜１０１１・５ポア
ズで再加熱を行ない、薄肉部の温度を厚肉部の温度と等
しくなるまで数秒乃至数十秒行なって均熱化を図る。ま
た再加熱時間が長すぎると、厚肉部の内部も上昇する為
、再加熱の効果が減少する。したがって再加熱開始から
６０秒以内、好ましくは３０秒以内に第２の冷却に移送
することが望ましい。さらに、第２の冷却速度は第１の
冷却速度より遅くすることにより、ガラス転移点付近で
の厚肉部と薄肉部との温度差を小さくすることができる
。

このプレスレンズの成形方法においてレンズ成形機は空
気と不活性ガスを入れ換える特別の空間を有しておらず
、また真空排気も行なわない簡略化されたレンズ成形機
である。

したがって前記プレスレンズ成形方法を行うことによっ
て非常に安価にプレスレンズを得ることが可能である。

実施例 以下、本発明のプレスレンズの成形方法の一実施例を図
面を参照しながら説明する。

第１図は本実施例に使用したプレスレンズを成形するた
めの成形金型を示すものである。■は第１の光学面を備
えた第１の凹成形型であり、２は第２の光学面を備えた
第２の凹成形型である。第１及び第２の成形型の光学面
は球面または非球面に加工されている。これら第１及び
第２の成形型を案内する胴型として３を有する。この胴
型の長さはレンズ寸法により決定されるが、図示されて
いないプレスシリンダーによりレンズ寸法を決定しても
構わない。４は本実施例に使用したガラスプレフォーム
である。この成形金型において成形されるレンズの形状
は上が曲率半径４５ｍｍ、下が曲率半径３２ｍｍ、直径
は３０ｍｍで、中心肉厚が７．５ｍｍ、周辺肉厚が１．
２ｍｍである。

第２図は本実施例におけるプレスレンズ成形装置の平面
図であり、成形金型供給口から第１図に示す成形金型を
入れ、搬送レールにより各ステージへ移送する。第３図
、第４図はプレスレンズ成形装置内部のプレスステージ
、第１冷却ステージの断面図である。第５図はプレスレ
ンズの成形刃法を示す温度プロフィール図であり、第１
図に示す成形金型を使用して成形を行なった。プレスし
たガラス材料はＳＦ３であり、まずガラスプレフォーム
を２００°Ｃに予備加熱しておき、常温の成形金型の中
に供給し４８０°Ｃ（１０’・５ポアズ）まで加熱ステ
ージで加熱した。次いでプレスステージに移送しプレス
シリンダーを下降させて３０秒間プレスを行なった。プ
レス圧力は５００ｋｇ　／　ａｌｔであった。

その後、一旦プレス圧力を開放して第１冷却ステージへ
移送した。第１冷却ステージは４３０°Ｃ一定に保たれ
ており、移送後３０秒間プレス圧力を加えた。この時の
平均冷却速度は１．３℃／ｓｅｃであり、４３５°Ｃ（
１０８・５ポアズ）までガラスを冷却させ、次いで、一
旦プレス圧力を開放して再加熱ステージへ移送した。再
加熱ステージは４４２°Ｃ一定に保たれており、ガラス
を４４０°Ｃ（１０８ポアズ）まで１５秒でガラスを加
熱した。この時、ガラスの薄肉部と厚肉部との間に生じ
ていた温度差１０°Ｃが１°Ｃとなり、ガラス内部の温
度均一を図ることができた。そして４００°Ｃの第２冷
却ステージに移送して加圧した状態で５０秒間保持する
。この時ガラスは４０５°Ｃ（１０′３ポアズ）になり
、ここでプレスレンズを取り出しアニール炉に供給した
。

上記プレスレンズの成形方法を行なうことにより、波面
収差ＲＭ　Ｓ　＝　０．０２８λと極めて良好なプレス
レンズを得ることができた。このプレスレンズの成形方
法は１０８〜１０１１・５ポアズの範囲内で行われるの
で成形品の形状変形や、冷却にともなう歪が発生しやす
く、これを防ぐためにガラスと成形金型を共に冷却して
変形を防ぐ。またアニールの前の冷却過程で成形金型と
ガラス温度を同じにして、加圧状態で冷却速度を可変に
制御させるとアニール工程で非常に良好な結果が得られ
る。すなわち冷却における残留歪が殆どなく、アニール
を行なっても高精度な面精度が得られた。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明のプレスレンズ
の成形方法は、ガラス転移点以下の温度を有する成形型
に、１０′２ポアズ以上のガラスプレフォームを供給し
、ガラスプレフォーム及び成形型の光学面付近の温度が
１０８〜１０′。ポアズのガラス粘度に対応する温度ま
で加熱し、数秒乃至数十秒間プレスする。次いで１０１
０・５ポアズ〜１０１′・５ポアズまで第１の冷却を行
ない、再び加熱してから第２の冷却を行ない、ガラス転
移点以下でプレスレンズを取り出すので非常にサイクル
タイムの短縮化が図られ、かつ高精度なプレスレンズを
成形することができ本発明の工業的価値は極めて大なる
ものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に使用した成形金型の断面図、
第２図は本発明の実施例に用いたプレスレンズ成形装置
、第３図はプレスレンズ成形装置内部のプレスステージ
の断面図、第４図はプレスレンズ成形装置内部の第１冷
却ステージの断面図、第５図は本発明の実施例を示す温
度プロフィール図である。 １・・・・・・上成形型、２・・・・・・下成形型、３
・・・・・・胴型、４・・・・・・ガラスプレフォーム
、５・・・・・・搬送レール、６ａ、６ｂ・・・・・・
カートリッジヒータ、７ａ、、７ｂ・・・・・・冷却管
、８・・・・・・プレスレンズ。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名第３図 第４図 スフージ゛ｊｖ艷

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス転移点以下の温度を有する成形型に、１０
   ＾１＾２ポアズ以上のガラスプレフォームを供給し、前
   記ガラスプレフォームおよび前記成形型の光学面付近の
   温度を１０＾８〜１０＾１＾０ポアズのガラス粘度に対
   応する温度まで加熱し、数秒乃至数十秒間プレスしたの
   ち、第１の冷却を行ない１０＾１＾０＾．＾５ポアズ〜
   １０＾１＾１＾・＾５ポアズに達した時、再加熱してか
   ら、第２の冷却を行ない、ガラス転移点以下でプレスレ
   ンズを取り出すことを特徴とするプレスレンズの成形方
   法。
2. （２）プレス圧力が５００ｋｇ／ｃｍ＾２以下であるこ
   とを特徴とする請求項（１）記載のプレスレンズの成形
   方法。
3. （３）第１及び第２の冷却は、一定温度に保たれた冷却
   ステージを少なくとも１つ設け、前記冷却ステージを順
   次移送させて冷却することを特徴とする請求項（１）記
   載のプレスレンズの成形方法。
4. （４）第１の冷却工程後の再加熱は、ガラスの粘度が１
   ０＾１＾０〜１０＾１＾１ポアズまで行なうことを特徴
   とする請求項（１）記載のプレスレンズの成形方法。
5. （５）第１の冷却工程後の再加熱は、数秒乃至数十秒で
   ガラス表面を１０＾１＾０ポアズ〜１０＾１＾１ポアズ
   まで加熱し、６０秒以内に第２の冷却工程に移すことを
   特徴とする請求項（１）記載のプレスレンズの成形方法
   。
6. （６）第１の冷却は、平均冷却速度を１．０℃／ｓｅｃ
   以上で行ない、第２の冷却は平均冷却速度を１．０℃／
   ｓｅｃ以下で行なうことを特徴とする請求項（１）記載
   のプレスレンズの成形方法。
7. （７）第１及び第２の冷却は、冷却ステージへの移送中
   を除き、ガラス転移点付近まで加圧を行なうことを特徴
   とする請求項（１）記載のプレスレンズの成形方法。
8. （８）プレスレンズを取り出した後、アニールを行うこ
   とを特徴とする請求項（１）記載のプレスレンズの成形
   方法。