(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形品の上側有効面を成形する上側成形品有効径部と、前記成形品のコバ部の上側を成形するために、成形有効径外に形成され、前記コバ部の肉厚よりも大きな幅の上側平面部と、前記上側成形品有効径部と前記上側平面部との境界に形成された上側溝と、を有する上型と、
前記成形品の下側有効面を成形する下側成形品有効径部と、前記成形品のコバ部の下側を成形するために、成形有効径外に前記上側平面部と対向し且つ前記上側平面部と平行に形成され、前記コバ部の肉厚よりも大きな幅の下側平面部と、前記下側成形品有効径部と前記下側平面部との境界に形成された下側溝と、を有する下型と、
を具備することを特徴とするガラスプレス成形型。
【請求項２】
前記上側溝から前記上側平面部の外周にかけて補助溝を形成すると共に、前記下側溝から前記下側平面部の外周にかけて補助溝を形成することを特徴とする請求項１に記載のガラスプレス成形型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、加熱したガラス素材を上下一対の成形型でプレス成形して光学素子を得る際に用いるガラスプレス成形型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラス素材をプレス成形して光学素子を得るガラスプレス成形型としては、例えば特開昭６０−１７１２３３号公報，特開平３−１３１５３７号公報および特開平５−２０１７３５号公報記載の発明がある。
特開昭６０−１７１２３３号公報記載の発明は、プレス成形によりガラスレンズを成形する場合、ガラス素材の体積バラツキによる成形品の体積バラツキを無くすため、素材ガラスの余剰分が流出できる空間を成形型の成形品形成部外に設けたものである。
【０００３】
また、特開平３−１３１５３７号公報記載の発明は、凸レンズあるいは凸メニスカスレンズの成形工程において、ガラス素材を押圧中に型と成形品表面との間へ気体が残留することにより凹みが発生することを防止するため、成形型にガスベントを設けたものである。
さらに、特開平５−２０１７３５号公報記載の発明は、特開平３−１３１５３７号公報記載の発明と同様な目的で、光学機能面外に空隙を設けて気体が光学機能面に残らないように待避させるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前記各従来技術には以下のような問題があった。
すなわち、曲率の深いレンズの成形においては、変形によるガラスの流動量が多くなり、十分に加熱軟化させて押圧を行わないと型形状の成形有効径全体を転写しきれない、いわゆるケラレが発生する。
また、加熱軟化を十分に行った場合には素材ガラス全体がかなり高温となるが、押圧完了後の冷却固化を行った時に大きな温度差が生じ、冷却収縮いわゆるヒケが発生して面精度を悪化させる。
さらに、曲率の深い凸レンズ成形を考えた場合、押圧時に成形型と素材ガラスとの間へ気体を挟み込んだ状態になり、その気体が最終的に成形品表面に残留して凹みを残す、いわゆる気体溜まりを発生させることがある。
【０００５】
以上の３項目を同時に満足させなければ、光学素子としてのガラスプレスレンズの機能を満足させることはできないが、製品形状によってはそれが極めて困難な場合がある。例えば、ケラレを防止するにはガラス素材を十分に加熱軟化させて押圧成形すれば良い。しかし、そのために素材ガラスに過剰な熱を加えることで、成形工程における素材ガラスの温度変化が大きくなり、熱収縮によるヒケを発生させる原因となる。
【０００６】
あるいは、気体溜まりのみに着目した場合、これを除去する技術として特開平３−１３１５３７号公報には成形型にガスベントを設ける方法が開示されている。しかしながら、この方法では成形品の有効径内に突起を生成するうえ、そのガスベント部に余剰ガラスが流入して詰まりを生じてしまい、連続で成形を行う場合にその効果が持続しないという問題点が残されている。
【０００８】
請求項１および２の目的は、気体溜まりを成形品有効径内部に発生させずに成形が行えるガラスプレス成形型の提供にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１のガラスプレス成形型は、成形品の上側有効面を成形する上側成形品有効径部と、前記成形品のコバ部の上側を成形するために、成形有効径外に形成され、前記コバ部の肉厚よりも大きな幅の上側平面部と、前記上側成形品有効径部と前記上側平面部との境界に形成された上側溝と、を有する上型と、前記成形品の下側有効面を成形する下側成形品有効径部と、前記成形品のコバ部の下側を成形するために、成形有効径外に前記上側平面部と対向し且つ前記上側平面部と平行に形成され、前記コバ部の肉厚よりも大きな幅の下側平面部と、前記下側成形品有効径部と前記下側平面部との境界に形成された下側溝と、を有する下型と、を具備するものである。
【００１０】
請求項２のガラスプレス成形型は、請求項１のガラスプレス成形型において、前記上側溝から前記上側平面部の外周にかけて補助溝を形成すると共に、前記下側溝から前記下側平面部の外周にかけて補助溝を形成するものである。
【００１３】
【作用】
請求項１および２の作用は、押圧時に押し出しきれず成形型と素材ガラスとの間へ残留した気体を成形品有効径外部に待避させる。
【００１４】
【実施例１】
図１〜図４は本実施例を示し、図１は成形状態を示す断面図、図２は搬送皿の断面図、図３および図４はグラフである。
上型１および下型２からなる成形型は、成形面形状としてそれぞれＲａ，Ｒｂの球面あるいは非球面を有しており、成形有効径をＤEDとする。また、その成形有効径ＤEDの外周にはそれぞれ平面部１ａ，２ａが形成されており、その幅をＴとする。各上下型１，２の先端直径をＤとすると、Ｄ＝ＤED＋２×Ｔである。そして、成形品のコバ肉厚をｔとすると、Ｔ＞ｔとなるように各上下型１，２を形成する。実績より、Ｔについては１．５ｔ＜Ｔ＜２ｔ程度が好ましい。一例として本実施例で用いた上下型１，２の各寸法を示すと、ＤED＝φ２．６ｍｍ，Ｔ＝１．２ｍｍ（＝１．７ｔ）である。
【００１５】
本実施例の成形工程自体は、加熱軟化させた素材ガラス３ａを搬送皿４に収めて上下型１，２間に搬送し（図２参照）、上下型１，２により素材ガラス３ａを押圧して成形することにより、成形レンズ３を得る一般的なものである（図１参照）。ただし、前記目的を達成するために成形押圧力は通常よりも高め、少なくとも５００Ｎ以上とすることが好ましい。また、成形型の押圧速度も流動を十分に行わせるために高速、少なくとも２００ｍｍ／秒以上に設定することが好ましい。
【００１６】
本実施例では、成形有効径外に設けた平面部１ａ，２ａを成形品のコバ肉厚よりも広くとることで成形流動においてある程度の規制を行うことになるため、成形品部分は高圧状態を保持しながら成形を行い、成形が進行するにつれてその圧力を増加させていくことになる。また、平面部１ａ，２ａにより流動規制を行いつつも密閉構造ではないため、成形品内部の気体が排出できないといった事態にはならない。
【００１７】
図３は従来のガラスプレスレンズ成形品の面精度を示すグラフである。
この従来例は、ヒケを防止するために内部圧力を高圧に保持する手段として成形部密閉構造を用いたもので、成形条件は本実施例とほぼ同一でありながら、十分な流動が得られなかったために最終的に有効径内外周部へ気体溜まりが残留し、不良な面精度（ＰＶ値，０．６８８μｍ）となった。
【００１８】
図４は本実施例のガラスプレスレンズ成形品の面精度を示すグラフである。
従来例に対し、本実施例では密閉構造を用いず、平面部により流動規制を行いつつ内部圧力を高圧保持としたことにより、冷却収縮によるヒケあるいは流動不良によるケラレや気体溜まりも無く、有効径全域にかけて極めて良好な面精度（ＰＶ値，０．１４９μｍ）が得られた。
【００１９】
【実施例２】
図５〜図１０は本実施例を示す断面図である。
１１は上型で、この上型１１の成形面には成形品有効径部１１ｂと成形品コバ肉厚みよりも広い平面部１１ａが形成され、さらに成形品有効径部１１ｂと平面部１１ａとの境界に溝１１ｃが形成されている。同様に、下型１２の成形面には成形品有効径部１２ｂと成形品コバ肉厚みよりも広い平面部１２ａが形成され、さらに成形品有効径部１２ｂと平面部１２ａとの境界に溝１２ｃが形成されている。
【００２０】
本実施例の作用として、図５〜図１０を用いて成形中のガラスの流動状態を以下に説明する。
素材ガラス３ａの加熱軟化が完了し、搬送皿１４に収められた状態で上下型１１，１２間に搬送されてくる。素材ガラス３ａは成形転写を十分に行うための加熱軟化がされているため、素材ガラス３ａ全体が軟化点温度以上に上昇しており、下側に垂れ気味になっている（図５参照）。
次に、上下型１１，１２の間隔を接近させ、素材ガラス３ａを押圧して成形を開始する（図６参照）。
【００２１】
成形が進行するにつれて素材ガラス３ａの型形状転写が進行する。素材ガラス３ａが下側に垂れているために下型１２の全面転写が先ず完了するが、その分上型１１の転写が遅れ、内部に気体溜まり１５が残留している（図７参照）。
さらに、押圧を進行させていくと、気体溜まり１５は成形品有効径部１１ｂ中心部から周辺部へ押し出され（図８参照）、上型１１成形面に設けられた溝１１ｃに入り込む（図９参照）。その結果、押圧力により気体溜まり１５の体積が縮小され、成形有効径外に追い出すことができ、成形品有効径部１１ｂ内を良品とすることが出来る（図１０参照）。
【００２２】
本実施例によれば、成形有効径部と有効径外の平面部との間に溝を設けたことで、微少な気体溜まりはその溝の中に完全に入り込み、有効径を侵すことが無く、多少大きな気体溜まりでも内圧によりその体積を縮小させることが出来る。因って、完全に気体溜まりを成形品の外部に排出できなかった場合においても、最低でも有効径部からは追い出すことが出来る。また、この効果により、前記実施例１の場合よりも成形条件として特に成形押圧速度が低速でも良く、成形装置の負担を軽減することが出来る。
【００２３】
さらに、型加工において溝を施すのみであり、成形面加工と同時に行えば簡便にかつ同軸度も確保できる利点がある。しかも溝であるため、成形において余剰ガラスが一方的に流入して詰まりを発生させることが無く、連続成形におけるリスクも無い。また、成形中の内部圧力を高くできるので、残留気体の空隙への移動流入が高速になる。
【００２４】
【実施例３】
図１１および図１２は本実施例を示し、図１１は斜視図、図１２は断面図である。
本実施例は、前記実施例２における上下型１１，１２の溝１１ｃ，１２ｃへ外周部に通じる補助溝１１ｄ，１２ｄを複数設けて構成した点が異なり、他の構成は同一な構成部分から成るもので、同一構成部分には同一番号を付し、構成の説明を省略する。
【００２５】
本実施例の作用は、前記実施例２の作用と図５〜図９までは同一である。そして、図１０における気体溜まりの圧縮による体積縮小が無く、気体溜まりを起こしている気体は溝１１ｃ，１２ｃまで到達した後、補助溝１１ｄ，１２ｄによって外周部から排出される。
【００２６】
本実施例によれば、十分に気体溜まりを除去できない成形品の場合、例えば成形機が高圧力あるいは高押圧速度を得られずに前記実施例１および２の効果を十分得られない場合、気体溜まりを強制的に除去できることで成形押圧力および成形押圧速度緩和でき、使用できる成形機の適用範囲を拡大することが出来る。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１および２の効果は、気体溜まりを完全に成形品外に押し出さなくとも成形品としての良好な面精度を確保出来、成形条件を緩和させても、成形中のレンズの内部圧力を高圧に保持することが出来、ヒケの発生を抑止し、流動自体は規制するものの完全に遮断しないので気体溜まりを残さず、結果として良好な面精度を有するガラスプレスレンズを製造することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１を示す断面図である。
【図２】実施例１を示す断面図である。
【図３】実施例１を示すグラフである。
【図４】実施例１を示すグラフである。
【図５】実施例２を示す断面図である。
【図６】実施例２を示す断面図である。
【図７】実施例２を示す断面図である。
【図８】実施例２を示す断面図である。
【図９】実施例２を示す断面図である。
【図１０】実施例２を示す断面図である。
【図１１】実施例３を示す斜視図である。
【図１２】実施例３を示す断面図である。
【符号の説明】
１  上型
２  下型
３  成形レンズ
４  搬送皿
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003681779.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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