(57)【要約】【課題】ガラスを成形する加熱プロセスを提供する。【解決手段】まず、型において直接にガラスのプリフォームを熱するために、第1の熱源を提供し、そして型を直接に熱するために、第2の熱源を提供する。第1の熱源を用いる加熱の期間において、ガラスのプリフォームを熱によって柔らかくし、そして型を用いて加圧し、および型を用いる加圧の期間において、ガラスのプリフォームを冷まし、そして光学レンズとして形成する。【選択図】図１
2010013349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス成形の加熱プロセスであって、次の
型において直接にガラスのプリフォームを熱するために、少なくとも第１の熱源を提供する工程、
型またはガラスのプリフォームを直接に熱するために、第２の熱源を提供する工程、
第１および／または第２の熱源を用いる加熱の期間において、ガラスのプリフォームを柔らかくし、そしてガラスのプリフォームを型を用いて加圧する工程、および
ガラスのプリフォームを冷まし、そして型を用いる加圧の期間において、ガラスのプリフォームを光学レンズとして形成する工程
を具える、プロセス。
【請求項２】
第１の熱源は、熱の対流または熱の放射によって熱を応用し、および第２の熱源は熱の伝導によって熱を応用する、請求項１記載のガラス成形の加熱プロセス。
【請求項３】
ガラスのプリフォームは、第２の熱源についての熱吸収率よりも高い第１の熱源についての熱吸収率を持つ、請求項１記載のガラス成形の加熱プロセス。
【請求項４】
第１の熱源を用いる加熱の期間には、ガラスのプリフォームをガラスの軟化温度にまで熱するためにホットエアガンを用いることが含まれる、請求項１記載のガラス成形の加熱プロセス。
【請求項５】
第１の熱源を用いる加熱の期間には、ガラスのプリフォームをガラスの軟化温度にまで熱するために赤外線ランプを用いることが含まれる、請求項１記載のガラス成形の加熱プロセス。
【請求項６】
ガラス成形の加熱プロセスであって、次の
型においてガラスのプリフォームを直接に熱するために、第１の熱源を提供する工程、
型を直接に熱するために、第２の熱源を提供する工程であり、第１の熱源および第２の熱源は異なる熱伝達のし方を持つ工程、
第１の熱源を用いる加熱の期間において、ガラスのプリフォームを柔らかくし、そしてガラスのプリフォームを型を用いて加圧する工程であり、型の作業温度はガラスのプリフォームのガラスの軟化温度よりも低い工程、および
ガラスのプリフォームを冷やし、そして型を用いる加圧期間においてガラスのプリフォームを光学レンズとして形成する工程
を具える、プロセス。
【請求項７】
第１の熱源は、熱の対流または熱の放射によって熱を応用し、および第２の熱源は熱の伝導によって熱を応用する、請求項６記載のガラス成形の加熱プロセス。
【請求項８】
ガラスのプリフォームは、第２の熱源についての熱吸収率よりも高い第１の熱源についての熱吸収率を持つ、請求項６記載のガラス成形の加熱プロセス。
【請求項９】
第１の熱源を用いる加熱の期間には、ガラスのプリフォームをガラスの軟化温度にまで熱するためにホットエアガンを用いることが含まれる、請求項６記載のガラス成形の加熱プロセス。
【請求項１０】
第１の熱源を用いる加熱の期間には、ガラスのプリフォームをガラスの軟化温度にまで熱するために赤外線ランプを用いることが含まれる、請求項６記載のガラス成形の加熱プロセス。
【請求項１１】
ガラス成形の器具であって、次の
型であり、ガラスのプリフォームを上部ダイおよび下部ダイの間に置くために、上部ダイおよび下部ダイを備えるもの、
少なくとも第１の熱源であり、ガラスのプリフォームを直接に熱するのに用いられるもの、
第２の熱源であり、型を熱するのに用いられるもの、および
圧モジュールであり、ガラスのプリフォームを柔らかくするために第１の熱源を用いる期間においてガラスのプリフォームを光学レンズとして形成するために型に圧を適用するのに用いられるもの
を備える、器具。
【請求項１２】
さらに、型の外側に置かれるスリーブを備え、およびガラスのプリフォームの位置に整列されるスルーホールが含まれる、請求項１１記載のガラス成形の器具。
【請求項１３】
第１の熱源は熱の対流または熱の放射によって熱を応用する、請求項１１記載のガラス成形の器具。
【請求項１４】
第１の熱源は、ホットエアガンまたは赤外線ランプを備える、請求項１１記載のガラス成形の器具。
【請求項１５】
第２の熱源は、熱の伝導によって熱を応用する、請求項１１記載のガラス成形の器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形の方法に、より一層詳しくは、ガラスを成形する加熱方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラのような光学製品の市場は急速に発展している。画質のための要求は対応して増加しており、そして携帯電話機のカメラの解像度のための必要条件はまた100万ピクセルを超えるまで上昇する。射出成形のプラスチック光学レンズはもはやそのような画質を生じさせることができず、そして従ってガラスのレンズを用いなければならない。具体的には、非球面で、および小さなサイズのガラスのレンズは、慣習的な研磨法を用いて製造され、それは難しく、遅く、そして不経済である。したがって、非球面で、および小さなサイズのガラスのレンズを製造するために、ガラスを成形する方法を使用することは、一定の将来の傾向である。この方法は、産業上の必要条件を満たすために、大規模な量において均一な品質および高精度の非球面レンズを生じさせうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、現在の成形プロセスにおいて、ガラスのプリフォーム（予備成形物）（以下ガラスと称することがある）は、型（モールド）に入れられ、そして所要の光学レンズを形成するために、高温、高圧、および酸素フリー（保護ガスまたは希ガス）の条件下に一旦成形される。温度および圧力のような因子の制御は、形成後のサイズ（大きさ）の精度に、大きな影響を及ぼす。普通の方法は、型ならびにガラスを、ガラスの軟化温度近くの温度にまで熱し、それから型を用いてガラス上へ圧を適用することである。次に、圧を維持しながら、型はガラスの転移温度よりも低い温度に冷やされる。同時に、そして同じ温度にまで、型およびガラスを熱する方法は、恒温加圧（isothermal pressuring）法と呼ばれ、それは熱し、そして冷やすのに必要な時間が長く、そして従って製造する速度が遅いという不利益を有する。加えて、熱源が、型を熱し、それから、ガラスをガラスの軟化温度にまで間接的に熱するのに用いられるので、型の寿命は高温による損傷により減少し、また寸法精度におけるエラーを招く。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（発明の概略）本発明は、ガラスを成形する加熱プロセス（加熱処理）および器具を提供し、ガラスは、熱エネルギーの損失を減少させ、そしてプロセス効率を上げるために直接的に加熱される。
【０００５】
本発明はガラスを成形する加熱プロセスを提供する。まず、第1の熱源を、型においてガラスのプリフォームを直接的に熱するために提供する。第2の熱源は、型またはガラスのプリフォームを直接的に熱するために提供される。第1および/または第2の熱源を用いる加熱の期間において、ガラスのプリフォームを柔らかくし、そして型を用いて加圧する。型を用いる加圧の期間において、ガラスのプリフォームを冷まし、そして光学レンズとして形成する。
【０００６】
本発明はガラスを成形する加熱プロセスを提供する。まず、第1の熱源を、型においてガラスのプリフォームを直接的に熱するために提供する。第2の熱源は、型またはガラスのプリフォームを直接的に熱するために提供される。第1の熱源および第2の熱源は異なる熱伝達のし方（different ways of heat transfer）を持つ。第１の熱源を用いる加熱の期間において、ガラスのプリフォームが柔らかくされ、そして型を用いて加圧される。型の作業温度（working temperature）はガラスの軟化温度よりも低い。型を用いる加圧の期間において、ガラスのプリフォームが冷やされ、そして光学レンズとして形成される。
【０００７】
本発明はガラスを成形するための器具を提供し、その器具には、型、少なくとも第1の熱源、第2の熱源、および圧モジュールが含まれる。型は、上部ダイおよび下部ダイが備わり、上部ダイおよび下部ダイの間でガラスのプリフォームを置くために用られる。第1の熱源は、ガラスのプリフォームを直接的に熱するのに用い、そして第2の熱源は、型を熱するのに用いる。圧モジュールは、ガラスのプリフォームを柔らかくするために第1の熱源を用いる期間においてガラスのプリフォームを光学レンズとして形成するために型に圧を適用するのに用いる。
【０００８】
本発明の1具体例では、第1の熱源は、熱の対流または熱の放射により熱を応用し、および第2の熱源は、熱の伝導によって熱を応用する。
【０００９】
本発明の1具体例では、ガラスのプリフォームは、第2の熱源についての吸収率（吸収速度）よりも高い第1の熱源についての吸収率を持つ。
【００１０】
本発明の1具体例では、第1の熱原を用いる加熱プロセスには、ホットエアガンまたは赤外線ランプを用いてガラスのプリフォームをガラスの軟化温度にまで熱することが含まれる。
【００１１】
本発明の1具体例では、型はスリーブ（袖状物）内に置かれ、そしてスルーホール（貫通孔）が、ガラスのプリフォームの位置に整列され（aligned with）、ホットエア（温風）または熱放射がスルーホールを通過し、そしてスリーブに入っていける。
【００１２】
本発明の加熱プロセスは、ガラスのプリフォームおよび型を熱くし、それぞれ、第1の熱源および第2の熱源が用いられ、それは異なる熱伝達のし方を採用する。ガラスのプリフォームは、熱の対流および熱の放射についてより一層良好な吸収率を持ち、それで本発明の加熱プロセスは、慣習的なプロセスにおける型を間接的に通してガラスのプリフォームを熱することでの不利益を持たず、それによって、熱エネルギーの損失が減少し、プロセス効率が上昇し、そして型の寿命が延びる。
【００１３】
本発明の上述の、および他の目的、特長および利益をより一層わかりやすくするため、いくつかの具体例を図面と併せて以下に詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ガラスを成形するプロセスのフローチャートおよび器具を示す。
【図２】本発明の具体例に従いガラスを成形する加熱装置の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図1はガラスを成形するプロセスのフローチャートおよび器具である。図2は本発明の具体例に従うガラスを成形する加熱装置の概略図である。
【実施例】
【００１６】
図1を参照して、ガラスを成形する方法は、主に、プレステップ（A）、加熱ステップ（B）、加圧ステップ（C）、冷却ステップ（D）、および離型ステップ（E）その他・・・を具える。まず、プレステップ（A）では、球状のガラスのプリフォーム（以下ガラスと称することがある）100を、型110の下部ダイ112上に置き、それからガラス100を、上部ダイ114および上部ダイ114を用いる下部ダイ112の間に固定する。次に、ガラス100を、加熱室（チャンバー）（示さず）中に置く。ヒーターまたは（すなわち）別の熱源は、型110上、好ましくはできるだけガラス100に近い位置に固定される。それから、加熱ステップ（B）で、ガラス100を、第1の熱源H1を用いることによって直接的に加熱し、そして柔らかくする。型110は、作業温度に達するためにヒーターまたは別の第2の熱源H2を用いることによって直接的に加熱される。それから、加圧ステップ（C）で、ガラス100がレンズとして形成されるように、圧モジュール120は、型110上へ圧を適用するのに用いられ、上部ダイ114および下部ダイ112を結合（join）する。冷却ステップ（D）では、冷まされるとき、収縮によりガラス100が変形するのを防止するために、圧が維持される。最後に、離型ステップ（E）では、レンズ状の（lenticular）レンズ、両凹面レンズ、または非球面レンズのような形成された光学レンズが、取り出される。
【００１７】
同時に、および同じ温度にまで、ガラスおよび型を加熱する慣習的な方法は、型の作業温度があまりに高く、そして型の加熱時間および冷却時間があまりに長いというような不利益を招くということに留意する必要がある。ヒーターは熱伝導を用いて型を熱し、それで型およびガラスは加圧ステップ（C）まで進行するために同時にガラスの軟化温度の近くの温度にまで加熱されなければならない。しかし、型を通してガラスを間接的に加熱するプロセスでは、熱エネルギーの一部分は、型上で、すべての熱エネルギーがガラス上で用いられる代わりに、消費（浪費）されて、遅い加熱がもたらされる。加えて、型の寿命は減少し、それは型の高い作業温度に由来する高温による損傷のためである。
【００１８】
本発明は、型110を通して加熱することなく直接的にガラスを熱するために、第1の熱源H1を用いる。熱エネルギーのすべてがガラス100を熱することに直接的に用いられ、それで温度が速く上昇し、そしてプロセス効率が上がる。本具体例において、第1の熱源H1は、熱対流または熱放射を用いてガラス100を熱する。たとえば、少なくともホットエアガンまたは少なくとも赤外線ランプは、ガラス100を、ガラスの軟化温度にまで熱するのに用いられる。図2を参照し、ホットエアガンが直接の加熱のために用いられるとき、ホットエアは集中し、そしてベント（穴）を通してガラス100のまわりで循環する。ガラス100は迅速に加熱され、そして高温環境下で柔らかくされる。室温からガラスの軟化温度までガラス100を熱するのに要求される時間は、300秒未満にまで大きく減らされうる。赤外線ランプが直接の加熱のために用いられるとき、熱は、ガラスの温度を上昇させるために放射を通して伝えられる。たとえば、適切な媒体は、熱放射の吸収率を上げるためにガラス100に赤外線の放射線を伝導するのに用いられうる。さらに、ガラス100の周囲の温度を上げるために、型110はスリーブ（袖状物）130に置かれうるもので、そして貫通孔132はガラス100の位置に整列されておかれ、それでホットエアまたは赤外線の熱が、ガラス100を直接に加熱するために貫通孔132を通してスリーブ130に入りうる。
【００１９】
ガラス100は、熱対流または熱放射に関してより一層良好な吸収率を持つ。近赤外波長での熱放射は、ガラスの内部または外部の温度を、素早く、そして均一にガラスの軟化温度にまで上昇させうる。ヒーターまたは別の第2の熱源H2による加熱と比較し、それは熱伝導によって熱を応用し、そして熱は中心の方へ外側から伝導されなければならず、均一でないガラスの外部および内部の温度がもたらされるが、本発明はガラス100を直接的に熱するために熱対流または熱放射を採用する第1の熱源H1を用い、そしてこのようにして吸収率は上昇し、および外部および内部の温度は均一である。
【００２０】
そのうえ、ヒーターまたは別の第2の熱源H2を用いて型110を作業温度にまで熱するのに要求される時間は、短くなりうる。型110の作業温度は、ガラス100のガラス軟化温度より低くなりうる。たとえば、作業温度は元の700℃から630℃までまたはさらにより一層低くに減少しうる。このようにして型110の寿命を長くすることができる。
【００２１】
要するに、本発明の加熱プロセスは、ガラスおよび型をそれぞれ、異なる熱伝達のし方を採用する第1の熱源および第2の熱源を用いて加熱する。ガラスは、熱対流または熱放射のためのより一層良好な吸収率を持ち、それで本発明の加熱プロセスは、慣習的なプロセスにおいて型を通して間接的にガラスが熱せられる不利を持たず、それによって熱エネルギーの損失が減らされ、プロセス効率が上昇し、そして型の寿命が長くされる。
【００２２】
この技術分野の通常の技量の者にとって、種々の修飾および変形を、本発明の構造に対して、本発明の範囲または精神から離れることなく行うことができることは明らかである。前述のことからみれば、本発明が、この発明の修飾および変形を、それらが以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内に入るならば保護するものであることは意図されている。
【図１】
2010013349.tif 000003
【図２】
2010013349.tif 000004
【外国語明細書】
2010013349000001.pdf