透镜用铸型的制造方法 本申请要求 2008 年 1 月 31 日申请的日本专利申请 2008-020860 号、 日本专利申 请 2008-020875 号、 以及日本专利申请 2008-020921 号的优先权, 并将其全部的记述在这里 特别作为公开而引用。
技术领域
本发明涉及利用热垂下成形法的透镜用铸型的制造方法。背景技术 作为眼镜透镜用玻璃模具 (glass mold) 的成形方法, 采用如下方法, 即, 使用通过 机械的磨削研磨法、 机械的磨削法、 放电加工等的电加工法制成的耐热性母型, 使玻璃坯料 接触于该母型并加热软化, 对母型的面形状进行转印的方法等的, 按要获得的面形状的每 一个使用磨削程序, 对具有对应的面形状的母型进行成形的方法。
近年来, 对通过引入轴对称的非球面透镜设计而获得了厚度薄轻量化的多焦点眼 镜透镜的需求不断增大。作为用于获得这样的复杂的形状的透镜的模具的成形法, 提出了 热垂下成形法 ( 例如参照日本特开平 6-130333 号公报和日本特开平 4-275930 号公报, 将 其全部的记述在这里特别作为公开而引用 )。
热垂下成形法是如下成形法, 即, 将玻璃材料载置在模上, 加热到其软化点以上的 温度而使玻璃材料软化, 并且使其与模密接, 由此将模形状转印到玻璃材料的上表面而获 得具有所希望的面形状的成形品。 玻璃材料的加热能够在成批式加热炉或连续式加热炉中 进行, 但从生产性的方面出发, 连续式加热炉被广泛地应用。
根据连续式加热炉, 当将加热对象物搬送到炉内时, 通过在搬送方向上以具有规 定的温度分布的方式对炉内进行温度控制, 从而能够在炉内连续地进行升温过程、 高温保 持过程、 降温过程等一连串的处理。可是, 由于连续式加热炉如上述那样, 在搬送方向上具 有温度分布, 所以在加热对象物的面内各部分中, 变形量容易变得不均匀。 例如在具有从入 口朝向出口变为高温那样的温度分布的连续式加热炉内, 在利用热垂下成形法对玻璃材料 进行成形的情况下, 玻璃材料是越前方越早变为高温, 变形量变大。当像这样根据玻璃材 料的位置而变形量不同时, 由于根据玻璃材料下表面的位置与成形模成形面密接的定时较 大地相异, 所以产生眼镜校正所不需要的散光 (astigmatism), 或与设计值的误差变为非对 称, 眼镜的佩戴使用感下降。
相对于此, 日本特开昭 63-306390 号公报、 其全部记述在这里特别作为公开而引 用, 其中, 提出了在连续式加热炉内对陶瓷制品进行烧成、 金属喷镀、 硬钎焊等时, 通过使加 热对象物在炉内旋转, 能够使加热的均匀性提高。 可是, 在利用热垂下成形法的玻璃材料的 成形中, 当使软化途中的玻璃材料较大地旋转时, 有成形精度下降的担忧。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种眼镜透镜用铸型, 其通过使用了连续式加热炉的热垂下成形法, 能够成形具有优越的佩戴使用感的眼镜透镜。
本发明者们为了实现上述目标, 经过锐意研究的结果, 获得以下见解。
在多焦点眼镜透镜中, 具有屈光度 (dioptric power) 从上部向下部连续地变化 的渐进面的渐进屈光度透镜 (progressive dioptric powerlenses), 作为远近两用透镜而 被广泛地使用。在上述渐进面中, 在近用部中曲率大 ( 曲线深 ), 在远用部中曲率小 ( 曲线 浅 )。 因此, 用于形成渐进面的模具的成形面, 也在近用部成形部中曲率大, 在远用部成形部 中曲率变小。进而, 在用于通过热垂下成形法对上述模具成形面进行成形的成形模的成形 面中, 也在与模具成形面的近用部成形部对应的部分中曲率大, 在与远用部成形部对应的 部分中曲率变小。
因此本发明者们新发现, 利用该形状的特征和连续式加热炉中的加热的不均匀 性, 在连续式加热炉内的朝向成形模搬送方向而温度上升的区域中, 通过以近用部成形部 相当侧变为前方、 远用部成形部相当侧变为后方的方式搬送成形模 ( 在成形面上配置有玻 璃材料 ), 从而对加热软化导致的变形进行控制, 能够容易地形成模具成形面。 这是因为, 在 通过热垂下成形法形成渐进面的情况下, 由于近用部成形侧的变形量大, 远用部成形侧的 变形量小, 所以为了使近用部成形部相当侧较大地变形, 通过将其向高温侧配置, 能够利用 炉内的温度分布而控制变形量。 本发明基于以上见解而完成。
一种制造方法, 是透镜用铸型的制造方法, 该透镜用铸型将在成形面上配置了被 成形玻璃材料的成形模导入连续式加热炉内, 一边在该炉内搬送一边施加加热处理, 由此 将上述被成形玻璃材料的上表面成形为用于形成包含渐进面的成形面形状, 其中, 包含 :
以包含具有朝向成形模搬送方向而温度上升的温度分布的升温区域的方式, 对上 述连续式加热炉进行温度控制 ;
作为上述成形模, 使用在成形面上具有曲率分布的成形模 ; 以及
以通过与成形模的搬送方向正交、 并且通过成形面的几何中心的假想直线而被二 分的搬送方向侧的部分中, 包含在成形面上曲率成为最大的部分的方式, 在上述升温区域 中搬送成形模。
附图说明
图 1 表示热垂下成形法的说明图。
图 2 表示法线方向上实质上等厚的玻璃的一个例子 ( 剖面图 )。
图 3 中表示成形模成形面上的相当于远用部测定基准点的位置和相当于近用部 测定基准点的位置的配置例。
图 4 是升温区域中的成形模的搬送方向决定方法的说明图。
图 5 是升温区域中的成形模的搬送方向决定方法的说明图。
图 6 是升温区域中的成形模的搬送方向决定方法的说明图。
图 7 是升温区域中的成形模的搬送方向决定方法的说明图。
图 8 是升温区域中的成形模的搬送方向决定方法的说明图。
图 9 是升温区域中的成形模的搬送方向决定方法的说明图。
图 10 是升温区域中的成形模的搬送方向决定方法的说明图。图 11 是用于制造渐进屈光度透镜用铸型的玻璃材料的下表面和成形模成形面的 接触的说明图。
图 12 表示连续式加热炉内的温度分布的确认中使用的传感器的布局。
图 13 表示连续式加热炉内的温度分布的确认时的电炉内布局。
图 14 表示连续式加热炉内的温度分布的确认结果 ( 测温 ( 中心部 ) 偏差结果 )。
图 15 表示连续式加热炉内的温度分布的确认结果 ( 行进方向和与行进方向正交 的方向的温度分布 )。
图 16 表示在实施例 1 中成形的玻璃材料的上表面形状的与设计值的形状误差。
图 17 表示在比较例 1 中成形的玻璃材料的上表面形状的与设计值的形状误差。 具体实施方式
本发明涉及一种透镜用铸型的制造方法 ( 以下, 也称为 “方式 I” ), 将在成形面 上配置了被成形玻璃材料的成形模向连续式加热炉内导入, 一边在该炉内搬送一边施加加 热处理, 由此将上述被成形玻璃材料的上表面成形为用于形成包含渐进面的面的成形面形 状。 在方式 I 中, 包含 : 以包含具有温度朝向成形模搬送方向上升的温度分布的升温区域的 方式, 对连续式加热炉进行温度控制 ; 作为上述成形模, 使用在成形面上具有曲率分布的成 形模 ; 以及在上述升温区域中搬送成形模, 使得在通过与成形模的搬送方向正交、 并且通过 成形面的几何中心的假想直线而被二分的搬送方向侧的部分中, 包含在成形面上曲率变为 最大的部分。
通过方式 I 制造的铸型, 能够是渐进屈光度透镜用铸型。渐进屈光度透镜指的是, 具有远用部和近用部, 并且具有从远用部到近用部而屈光度渐进地变化的渐进面的透镜。 在渐进屈光度透镜中, 有在凸面配置有渐进面的凸面 ( 外表面 ) 渐进屈光度透镜, 在凹面配 置有渐进面的凹面 ( 内表面 ) 渐进屈光度透镜。凸面渐进屈光度透镜在凸面具有渐进面, 通过凸面的光学面表面形状而形成渐进屈光度。 凹面屈光度透镜除了凹凸的不同之外也是 相同的。利用通过本发明制造的铸型而能够成形的渐进屈光度透镜, 是上述任一种方式均 可。
在本发明中, 通过热垂下法制造透镜用铸型。
图 1 表示热垂下成形法的说明图。
通常, 在热垂下成形法中, 在以成为玻璃材料下表面中央部和成形模成形面离开 的状态的方式将被成形玻璃材料配置在成形模上的状态下 ( 图 1(a)) 实施加热处理。 由此, 被成形玻璃材料的下表面通过自重而变形, 与成形模成形面密接 ( 图 1(b)), 成形模成形面 形状被转印到玻璃材料上表面, 结果, 能够将玻璃材料上表面成形为所希望形状。 制造的铸 型能够作为用于通过浇铸聚合法制造塑料透镜的成形模的上半模或下半模而使用。 更具体 地, 以通过热垂下成形法成形的玻璃材料上表面配置在成形模内部的方式, 通过垫片等将 上半模和下半模组合而组装成形模, 通过向该成形模的型腔注入塑料透镜原料液进行聚合 反应, 从而能够获得具有渐进面的透镜。
在渐进面中, 在近用部中曲率变为最大 ( 曲率半径最小 ), 在远用部中曲率变为最 小 ( 曲率半径最大 )。 因此, 在上述铸型的成形面 ( 在浇铸聚合时配置在成形模的型腔内部 的面 ) 中, 在近用部成形部中曲率变为最大, 在远用部成形部中曲率变为最小。而且, 在用于制造上述铸型的热垂下成形法用成形模的成形面中, 在近用部成形部相当部 ( 用于将玻 璃材料上表面成形为近用部成形部的部分 ) 中曲率变为最大, 在近用部成形部相当部 ( 用 于将玻璃材料上表面成形为远用部成形部的部分 ) 中曲率变为最小。即, 上述成形模在成 形面上具有曲率分布, 在成形面上的至少一部分中, 具有在任意的 2 点不同的曲率。为了使 曲率像这样在面内不同的成形模成形面与被成形玻璃材料的下表面密接, 使应该与近用部 成形部相当部密接的部分较大地变形, 使应该与远用部成形部相当部密接的部分的变形较 小。
因此在方式 I 中, 以包含具有朝向成形模搬送方向而温度上升的分度分布的升温 区域的方式对连续式加热炉进行温度控制, 并且在上述升温区域中搬送成形模, 使得在通 过与成形模的搬送方向正交、 并且通过成形面的几何中心的假想直线而被二分的搬送方向 侧的部分中, 包含在成形面上曲率变为最大的部分, 即为了与成形面密接而需要使其较大 地变形的部分。在上述日本特开昭 63-306390 号公报记载的方法中, 作为向连续式加热炉 内的温度分布导致的加热的不均匀性的对策, 以加热状态变得均匀的方式使加热对象物旋 转, 相对于此, 在方式 I 中利用连续式加热炉内的加热的不均匀性, 意图地改变同一加热对 象物的加热变形量, 由此能够使用连续式加热炉生产性良好地对渐进屈光度透镜用铸型进 行量产。 作为方式 I 的一个方式, 能够举出用于对作为包含渐进面的面, 具有复曲面和渐 进面的复合面的透镜进行成形的透镜用铸型的制造方法 ( 以下, 也称为 “方式 II” )。即, 方式 II 涉及用于对具有复曲面和渐进面的复合面的透镜进行成形的透镜用铸型的制造方 法。
方式 II 包含 : 将在成形面上配置了被成形玻璃材料的成形模向连续式加热炉内 导入, 一边在该炉内搬送一边施加加热处理, 由此将上述被成形玻璃材料的上表面成形为 用于形成上述复合面的成形面形状, 还包含 :
作为上述成形模, 使用具有成形面的成形模, 该成形面在面内具有曲率分布, 并 且, 在通过几何中心的假想直线上, 在从几何中心起距离大致相等的相向的位置具有 2 点 在该直线上曲率变为最大的点 ;
作为上述连续式加热炉, 使用包含在两侧面配置了热源的侧方加热区域的连续式 加热炉, 并且对上述连续式加热炉进行温度控制, 使得包含具有朝向成形模搬送方向而温 度上升的温度分布的升温区域 ;
以成形模搬送方向与上述假想直线大致正交的方式, 在上述侧方加热区域中搬送 成形模 ; 以及
以在通过与成形模的搬送方向正交的上述假想直线二分的搬送方向侧的部分中 包含在成形面上曲率变为最大的部分的方式, 在上述升温区域中搬送成形模。
近年来, 正在开发具有屈光度从上部朝向下部连续地变化的渐进面和复曲面的复 合面的眼镜透镜。 在上述眼镜透镜的渐进面中, 如上所述, 在近用部中曲率大 ( 曲线深 ), 在 远用部中曲率小 ( 曲线浅 )。因此, 用于形成渐进面的模具的成形面, 也在近用部成形部中 曲率大, 在远用部成形部中曲率变小。 进而, 在用于通过热垂下成形法对上述模具成形面进 行成形的成形模的成形面中, 在与模具成形面的近用部成形部对应的部分中曲率大, 在与 远用部成形部对应的部分中曲率变小。
另一方面, 在上述眼镜透镜中, 在复曲面中在主经线上的对称的位置, 具有 2 点曲 率变为最大的点。在主经线上曲率变为最大的点中, 曲线在主经线上变得最深。用于形成 这样的复曲面的模具的成形面, 也在与主经线对应的轴上, 在对称的位置具有 2 点曲率变 为最大的点。进而, 在用于通过热垂下成形法对上述模具成形面进行成形的成形模的成形 面中, 也与模具成形面同样地在与主经线对应的轴上, 在对称的位置具有 2 点曲率变为最 大的点。即, 在上述成形模成形面中, 存在如下轴, 该轴在将几何中心作为基准而对称的位 置具有 2 点曲率变为最大的点。
关于渐进面形成用的成形模, 如上述那样, 本发明者们新发现, 利用渐进面形成用 的成形模成形面的形状的特征和连续式加热炉中的加热的不均匀性, 在连续式加热炉内的 朝向成形模搬送方向而温度上升的区域中, 通过以近用部成形部相当侧变为前方、 远用部 成形部相当侧变为后方的方式搬送成形模 ( 在成形面上配置有玻璃材料 ), 能够控制加热 软化导致的变形, 容易地形成模成形面。
进而本发明者们新发现, 利用复曲面形成用的成形模成形面的形状的特征, 以对 应于上述主经线的轴与搬送方向大致正交的方式, 使配置有被成形玻璃材料的成形模, 通 过在两侧面配置有热源的连续式加热炉内, 由此能够控制加热软化导致的变形, 容易地形 成模具成形面。例如在具有从入口朝向出口而变为高温那样的温度分布的连续式加热炉 内, 当将被成形玻璃材料配置在上述形状的成形面上要进行成形时, 由于越是搬送方向侧 ( 高温侧 ) 越早变形, 根据玻璃材料下表面的位置而与成形模成形面密接的定时较大地不 同, 所以有产生眼镜校正中不需要的散光, 或与设计值的误差变为非对称, 眼镜的佩戴使用 感下降的情况。 相对于此, 如果在连续式加热炉内设置在两侧面配置了热源的区域, 在此基 础上以上述轴与搬送方向大致正交的方式将成形模搬送到该区域的话, 能够左右均等地对 应该较大地变形的部分进行加热, 能够使玻璃材料下表面与成形模成形面密接的定时在面 内各部中一致。
方式 II 基于以上见解而完成。
如上所述, 方式 II 通过热垂下法制造具有复曲面和渐进面的复合面的眼镜透镜 用铸型。作为具有复曲面和渐进面的复合面的眼镜透镜, 能够举出两面非球面型渐进屈光 度透镜。这样的眼镜透镜具有复合面, 该复合面是包含复曲面 (toric) 的轴对称形状和包 含渐进要素的非对称性的形状的复合面。上述复合面是相对于通过主子午线的轴左右对 称, 并且在子午线方向不是对称而是曲率不同的形状。例如两面非球面型渐进屈光度透镜 的凸面相对于通过几何中心的子午线是轴对称的形状, 并且最远离子午线的位置的弧矢高 度 (sagittal height) 具有如下形状, 即在子午线方向成为一方的曲率变大的形状, 在相反 的方向成为曲率变小的非对称的形状。 换句话说, 相对于主子午线是左右对称, 仅在主子午 线上的一方包含相当于近用屈光度的曲率大的形状。
在方式 II 中, 在具有用于形成上述复合面的成形面的成形模中, 分别特别指定具 有轴对称性的曲率的最大方向、 和没有对称性的最大曲率, 对应于上述被特别指定的基准 位置决定成形模的搬送方向。搬送方法的详细在后面叙述。
具有上述复合面的透镜在复曲面中, 在主经线上在对称的位置 ( 从几何中心起的 距离大致相同的位置 ) 具有 2 点曲率变为最大的点。即, 在主经线上, 在对称的位置存在 2 点曲线变得最深的点。 如上所述, 在用于形成复曲面的模具的成形面中, 也在与主经线对应的轴上, 在对称的位置存在 2 点曲率变为最大的点。进而, 在用于通过热垂下成形法对上 述模具成形面进行成形的成形模的成形面中, 也与模具成形面同样地在与主经线对应的轴 上, 在对称的位置存在 2 点曲率变为最大的点。即, 在上述成形模成形面中, 当假定通过几 何中心的假想直线时, 在假想直线上在从几何中心起的据率大致相等的相向的位置, 存在 2 点曲率变为最大的点。 为了使被成形玻璃材料的下表面如上述那样与在面内曲率不同的成 形模成形面密接, 需要使要与曲率大的部分密接的部分较大地变形。
因此在方式 II 中, 利用成形模成形面的对称性, 在连续式加热炉内设置在两侧面 配置了热源的区域, 以在该区域中的成形模搬送方向与上述假想直线大致正交的方式搬送 成形模。由此, 能够对在同一轴上要较大地变形的 2 处均等地进行加热变形。
在方式 II 中, 以上述方式进行复曲面中的变形控制。另一方面, 以上述方式进行 渐进面中的变形控制。这样根据方式 II, 通过针对复曲面和渐进面分别控制加热导致的变 形, 从而能够在面内使玻璃材料下表面和成形模成形面的密接的定时均匀化。当玻璃材料 下表面和成形面密接的定时在面内各部较大地不同时, 有眼镜校正中不需要的散光产生, 或与设计值的误差变为非对称, 眼镜的佩戴使用感下降的情况, 相对于此, 根据方式 II, 能 够获得可成形具有优越的佩戴使用感的眼镜透镜的铸型。 以下, 针对本发明的透镜用铸型的制造方法, 更详细地进行说明。
[ 被成形玻璃材料 ]
在本发明中通过在连续式加热炉内通过而对上表面进行成形的玻璃材料, 优选是 要与成形模成形面密接的下表面的形状是球面、 平面或具有中心对称性的非球面的玻璃材 料。 这是因为, 例如球面形状的玻璃材料下表面在面内曲率为固定, 所以在与在面内曲率不 同的成形模成形面密接时, 在面内的变形量的不同特别明显化。在玻璃材料的下表面为平 面或具有中心对称性的非球面的情况下也是同样的。即使在这样的情况下, 如前面说明过 的那样, 根据本发明, 在连续式加热炉内能够控制玻璃材料的加热变形量。进而, 作为被成 形玻璃材料, 优选具有上述形状的下表面并且在上表面包含散光成分 ( 复曲面 ) 的玻璃材 料。
关于被成形玻璃材料的下表面形状如上所述。另一方面, 被成形玻璃材料的上表 面形状没有特别限制, 能够是球面、 平面、 非球面等各种形状。优选上述被成形玻璃材料的 上表面和下表面是球面形状。由于上下表面均是曲率为一定的玻璃材料加工容易, 所以使 用上述形状的玻璃材料对生产性的提高是有效的。 上述玻璃材料优选使用凹凸面为球面形 状、 并且在法线方向上等厚或实质上等厚的玻璃材料。在这里, “在法线方向上实质上等厚” 指的是, 玻璃材料上的至少在几何中心测定的法线方向厚度的变化率是 1.0%以下, 优选是 0.8%以下。在图 2 中表示这样的玻璃材料的概略剖面图。
图 2 中, 玻璃材料 206 是具有凹凸面的弯月面形状 (meniscus shape), 外形是圆 形。进而玻璃材料凹面 202 和凸面 201 的表面形状均是球面形状。
玻璃材料两面的法线方向表示在玻璃材料表面上的任意的位置中, 与玻璃材料表 面所成的角度是垂直的方向。因此法线方向根据面上的各位置而变化。例如图 2 的方向 204 表示玻璃材料凹面上的点 208 的法线方向, 法线方向 204 与凹凸面所成的交点分别成为 208 和 209, 因此 208 和 209 的间隔成为法线方向的厚度。另一方面, 作为其它的玻璃凹面 上的位置, 例如有 210、 212, 其法线方向分别是方向 203 和方向 205。在法线方向 203 上 210
和 211 的间隔、 在法线方向 205 上 212 和 213 的间隔是法线方向的厚度。在法线方向上等 厚的玻璃材料中, 上下表面的法线方向间隔像这样成为相同的值。 也就是说, 在法线方向上 等厚的玻璃材料中, 上下表面成为共有同一中心 ( 图 1 中的 207) 的球面的一部分。
上述那样的大致圆形形状的玻璃材料呈对几何中心具有中心对称性的形状。 另一 方面, 成形模成形面具有与成形品 ( 铸型 ) 对应的形状, 因此具有在近用部成形部相当部中 曲线大, 与此相比在远用部成形部相当部中曲线小的非对称形状。 如上所述, 在本发明中对 应于朝向加工对象物的行进方向而温度上升的连续式加热炉特有的温度不均匀, 通过在热 软化加工中在温度高的方向配置玻璃材料形状变化量大的位置, 从而能够对在面内曲率不 同的复杂面形状的渐进面容易地进行成形。再有, WO2007/058353A1 的全记载在这里特别 作为公开而引用, 如其中记载的那样, 当玻璃材料能够近似为粘弹性体时, 在利用热垂下成 形法的加热软化前后, 法线方向的玻璃厚度实质上不变化, 因此使用在法线方向等厚的玻 璃材料, 具有加热软化时的形状控制容易的优点。
如上所述, 为了将玻璃材料近似为粘弹性体, 优选相对于玻璃材料的法线方向厚 度, 玻璃材料的外径充分大, 以及相对于玻璃的铅直方向变形量, 玻璃材料的外径充分大。 具体地, 在本发明中使用的玻璃材料, 优选法线方向厚度为 2 ~ 10mm, 更优选为 5 ~ 7mm。 另 一方面, 优选上述玻璃材料的外径为 60 ~ 90mm, 更优选为 65 ~ 86mm。再有, 玻璃材料的外 径指的是玻璃材料的下表面周缘端部的任意一点, 和周缘端部上的相向的点的距离。
作为玻璃材料, 没有特别限定, 但冕类、 火石类、 钡类、 磷酸盐类、 含氟类、 氟磷酸类 等的玻璃适合。作为玻璃材料的构成成分, 第一, 优选例如包含 SiO2、 B2O3、 Al2O3、 玻璃材料 组成以摩尔百分比是 SiO2 为 45 ~ 85%、 Al2O3 为 4 ~ 32%、 Na2O+Li2O 为 8 ~ 30% ( 其中, Li2O 是 Na2O+Li2O 的 70 %以下 )、 ZnO 和 / 或 F2 的合计量是 2 ~ 13 % ( 其中 F2 < 8 % )、 Li2O+Na2O/Al2O3 是 2/3 ~ 4/1、 SiO2+Al2O3+Na2O+Li2O+ZnO+F2 > 90%的玻璃。
此外第二, 优选例如玻璃材料组成以摩尔百分比是 SiO2 为 50 ~ 76 %、 Al2O3 为 4.8 ~ 14.9 %、 Na2O+Li2O 为 13.8 ~ 27.3 % ( 其 中, Li2O 是 Na2O+Li2O 的 70 % 以 下 )、 ZnO 和 / 或 F2 的 合 计 量 是 3 ~ 11 % ( 其 中 F2 < 8 % )、 Li2O+Na2O/Al2O3 是 2/3 ~ 4/1、 SiO2+Al2O3+Na2O+Li2O+ZnO+F2 > 90%的玻璃。
进 而 第 三, 进 一 步 优 选 例 如 由 SiO2(63.6 % )、 Al2O3(12.8 % )、 Na2O(10.5 % )、 B2O3(1.5% )、 ZnO(6.3% )、 Li2O(4.8% )、 As2O3(0.3% )、 Sb2O3(0.2% ) 构成的玻璃组成。而 且在不超过 10%的范围中, 其它的金属氧化物, 例如 MgO、 PbO、 CdO、 B2O3、 TiO2、 ZrO2、 着色金 属氧化物等, 能够为了玻璃的稳定化、 熔融的容易、 着色等而添加。
此外作为玻璃材料的其他特征, 例如在热的性质中, 应变点 450 ~ 480 ℃、 退火 点 480 ~ 621℃、 软化点 610 ~ 770℃、 玻璃化转变温度 (Tg) 是 450 ~ 620℃、 屈服点 (Ts) 3 是 535 ~ 575℃、 比重是 2.47 ~ 3.65(g/cm )、 折射率是 Nd1.52300 ~ 1.8061、 热扩散比率 2 是 0.3 ~ 0.4cm *min、 泊松比 0.17 ~ 0.26、 光弹性常数 2.82×10E-12、 杨氏模量 6420 ~ 2 9000kgf/mm 、 线膨胀系数 8 ~ 10×10E-6/℃适合。 特别是应变点 460℃、 退火点 490℃、 软化 3 点 650℃、 玻璃化转变温度 (Tg) 是 485℃、 屈服点 (Ts) 是 535℃、 比重是 2.47(g/cm )、 折射 2 率是 Nd1.52300、 热扩散比率是 0.3576cm *min、 泊松比 0.214、 光弹性常数 2.82×10E-12、 2 杨氏模量 8340kgf/mm 、 线膨胀系数 8.5×10E-6/℃的玻璃材料特别优选。
[ 侧方加热区域中的成形模的搬送方向 ]通常, 连续式加热炉的热源设置在加热对象物搬送路径的上方和 / 或下方。相对 于此, 在本发明中, 在连续式加热炉内能够设置在两侧面配置了热源的区域 ( 侧方加热区 域 )。 优选该区域至少作为玻璃的软化变形进行的区域, 更优选是将被成形玻璃材料加热到 该玻璃的玻璃化转变温度以上的区域。 在本发明中, 优选以从入口朝向出口, 依次有升温区 域、 恒温保持区域、 冷却区域的方式对连续式加热炉进行温度控制。 通过连续地通过上述一 连串的区域, 从而能够连续地进行玻璃材料的加热处理。 在该情况下, 侧方加热区域至少能 够作为升温区域, 优选作为升温区域和恒温保持区域, 更优选作为包含升温区域、 恒温保持 区域和冷却区域的炉内全部区域。
在方式 II 中, 上述侧方加热区域中的成形模的搬送优选以搬送方向与假想直线 大致正交的方式进行, 该假想直线通过成形模成形面上的几何中心, 并且在该直线上从几 何中心起的距离大致相等的相向的位置, 具有 2 点曲率变为最大的点。通过方式 II 制造的 眼镜透镜用铸型, 用于对具有复曲面和渐进面的复合面的眼镜透镜进行成形。复曲面在主 经线上的对称的位置具有 2 点曲率变为最大的点。在该用于成形该复曲面的铸型成形面, 存在被转印为主经线的直线。 进而, 在用于成形上述铸型成形面的成形模成形面中, 也存在 与被转印为主经线的直线相当的直线、 即与眼镜透镜的复曲面的主经线相当的线。而且上 述假想直线成为与眼镜透镜的复曲面的主经线相当的线。 如果以该假想直线与搬送方向正 交的方式通过侧方加热区域的话, 能够均等地加热曲线较深的 2 处, 能够使玻璃材料下表 面与成形模成形面的密接的定时在面内均匀。再有, 在本发明中, “从几何中心起的距离大 致相等” , 包含从几何中心起的距离相等的情况, 和距离差异 1mm 以下的程度的情况。此外, “假想直线与搬送方向大致正交” , 指的是假想直线与搬送方向所成的角度为 90° ±5°以 下。在方式 II 中, 将侧方加热区域中的搬送方向作为上述方向也可, 但考虑作业性, 优选从 连续式加热炉导入起将搬送方向作为上述方向。 再有, 在上述侧方加热区域中, 包含一部分 在上述假想直线与搬送方向大致正交的状态下进行搬送的期间也可, 但为了变形控制, 优 选应该将该期间抑制在 10%~ 15%左右来作为恒温保持区域内, 更优选作为加热到 Tg 以 上的区域。
上述假想直线例如是相当于在成形模成形面上眼镜透镜的左右对称的最大曲率 方向的轴的直线。此外, 也能够根据成形模成形面的 3 维形状测定来特别指定。其详细在 后面叙述。
在上述侧方加热区域中, 作为设置在加热炉的侧面的热源, 采用将面或棒状的加 热器纵或横地配置为排列面状, 能够将高度为加热对象物以上的大小的加热器在加热对象 物的正横侧面各配置 1 个到多个。来自两侧面的加热, 通过在行进方向或高度方向配置的 1 个到多个加热器区域进行温度控制, 从两侧面以同一条件进行能够提高加热的均匀性, 因 此优选。
[ 升温区域中的成形模的搬送方向 ]
在本发明中, 在连续式加热炉内的具有朝向成形模搬送方向而温度上升的温度部 分的升温区域中, 以在通过与成形模的搬送方向正交、 并且通过成形面的几何中心的假想 直线而二分的搬送方向侧的部分中, 包含在成形面上曲率变为最大的部分的方式, 对成形 模进行搬送。 通过像这样以要最大地变形的部分位于炉内的高温侧的方式对玻璃材料进行 搬送, 能够降低成形面和玻璃材料下表面的密接的定时的不均, 对变形进行控制。 当玻璃材料下表面和成形面密接的定时在面内各部中较大地不同时, 有眼镜校正中不需要的散光产 生, 或与设计值的误差变为非对称, 眼镜的佩戴使用感下降的情况, 相对于此, 根据本发明, 能够获得可成形具有优越的佩戴使用感的眼镜透镜的铸型。
上述曲率变为最大的部分, 是成形模成形面上的近用部成形部相当部分。更详细 地, 可以是相当于成形模成形面的近用部测定基准点的位置。
作为测定眼镜透镜的折射率的基准点, 在 JIS T7315、 JIS T7313 或 JIS T7330 中 规定有屈光度测定基准点。 屈光度测定基准点是眼镜透镜的物体侧或眼球侧的面上的例如 以直径 8.0 ~ 8.5mm 左右的圆包围的部分。在利用通过本发明制造的铸型能够成形的眼镜 透镜中, 存在远用部测定基准点和近用部测定基准点这 2 个屈光度测定基准点。渐进屈光 度透镜的位于远用部测定基准点和近用部测定基准点之间的中间区域被称为渐进带, 屈光 度渐进地变化。进而, 近用部测定基准点配置在从主子午线起相当于左右任一个的位置的 眼球的辐辏 (convergence) 的位置, 对应于眼球的左右区分而决定配置在主子午线的左右 的哪一方。在通过热垂下成形法对玻璃材料进行成形而成为铸型的情况下, 在该铸型中, 作为玻璃材料上表面 ( 与成形面密接的面的相反面 ) 的面被转印到眼镜透镜。成形模成形 面的 “相当于屈光度测定基准点的位置” , 指的是在制造的铸型表面中, 相对于成为被转印 为眼镜透镜的屈光度测定基准点的部分的眼镜材料上表面的部分, 优选在法线方向上相向 的、 与玻璃材料下表面密接的部分。 图 3 中表示成形模成形面上的 “相当于远用部测定基准 点的位置” 和 “相当于近用部测定基准点的位置” 的配置例。 如上所述, 以在通过和成形模的搬送方向正交的上述假想直线二分的搬送方向侧 的部分中, 包含在成形面上曲率变为最大的部分的方式, 在上述升温区域中搬送成形模。 例 如, 在图 3 所示的方式中, 在成形面上曲率变为最大的部分, 被包含在相当于近用部测定基 准点的位置。如图 3 所示, 在使相当于主子午线的线与连续式加热炉内的上述升温区域中 的成形模搬送方向一致的情况下, 与成形模的搬送方向正交、 并且通过成形面的几何中心 的假想直线, 成为与相当于主子午线的线正交, 并且通过成形面的几何中心的直线 ( 图 3 中 的线 A)。但是, 本发明并不限定于在升温区域中以相当于主子午线的线与成形模搬送方向 一致的方式进行搬送的方式。优选升温区域中的搬送, 以平均曲率从成形模成形面的几何 中心朝向周缘部变为最大的方向与搬送方向变为大致相等的方式来进行。 平均曲率从成形 模成形面的几何中心朝向周缘部变为最大的方向, 是例如在图 3 所示方式中在成形面上以 空白箭头表示的方向、 即从几何中心起朝向相当于近用部测定基准点的位置的方向。该方 向成为在成形面上曲线最苛刻的方向, 因此通过在升温区域中使该方向与搬送方向大致一 致, 能够获得可成形佩戴使用感良好的眼镜透镜的铸型, 因此优选。 再有, 上述 “大致相等” 、 “大致一致” 包含 ±5°以下程度不同的情况。
作为连续式加热炉内的升温区域中的搬送方向决定方法, 能够举出, 第一, 根据成 形模成形面的 3 维形状测定计算成为最大曲率的方向来特别指定的方法 ( 方法 1), 第二, 根 据眼镜透镜的处方值, 基于散光轴、 近用部测定基准点和远用部测定基准点来特别指定的 方法 ( 方法 2)。在方法 2 中, 基于成形模成形面设计值, 将散光轴作为基准, 以相当于近用 部测定基准点的位置在升温区域中配置在高温侧的方式来决定搬送方向即可。
以下, 针对方法 1 进行说明。
在方法 1 中, 根据通过成形模成形面的几何中心的直线上的 3 点以上的坐标, 进行
该方向的透镜剖面的近似的曲率半径的计算。 在该计算方法中进行全方向的曲率半径的计 算, 根据其结果来特别指定最小曲率半径及其方向。在近似曲率半径计算中, 根据 3 点对联 立方程式进行求解, 或由 3 点以上的坐标根据最小二乘法进行近似的曲率半径的计算。
成形模成形面的表面形状, 能够在将成形面的高度纵横地分割的格子状阵列的各 格子上, 通过高度的数值来表示。形状种类是也包含渐进面形状的自由曲面。关于该自由 曲面, 为了求取任意的位置的坐标值, 能够使用下述式 1 表示的 B- 样条函数来表现。
[ 数 1]
( 式 1)式 1 中, m 是样条函数的阶数 (m-1 : 次数 ), h 和 k 是样条函数的节点数 -2m, cij 是系数, Nmi(x), Nmi(y) 是 m 阶的 B- 样条函数。样条函数的详细可参照文献 “シリ一ブ新 しい応用の数学 20、 スプライン関数とその応用” 作者市田浩三、 吉本富士市, 发行教育出 版。其全记载在这里特别作为公开而引用。
接着针对曲率半径的计算进行说明。首先, 叙述利用联立方程式的计算方法的具 体例子。
如图 4 所示那样, 使用通过成形模成形面的几何中心、 连结端和端的直线上的 3 点 AOB 的坐标值, 根据圆的数式的联立方程式计算其剖面的近似曲率半径。 当将在计算中使用 的 3 点作为 A(X1, Y1)、 O(X2, Y2)、 B(X3, Y3) 时, 如图 4 所示, ZX 剖面的坐标值成为 A(X1, Z1)、 O(X2, Z2)、 B(X3, Z3)。为了求取通过该 3 点 AOB 的圆的数式, 求解以下的联立方程式。 其中, 必要条件是该 3 点在 ZX 剖面中不在直线上。当将 a、 b 分别作为圆的中心的 X、 Z 坐标 值, 将 r 作为圆的半径时, 联立方程式成为下述数式 2。
[ 数 2]
(x1-a)2+(Z1-b)2 = r2
(X2-a)2+(Z2-b)2 = r2( 式 2)
(X3-a)2+(Z3-b)2 = r2
为了决定最小曲率半径及其方向, 如图 5 所示, 以角度 θ 间距针对 U1, U2,…, Un 方向的剖面求取近似曲率半径。角度 θ 例如能够作为 0.1 ~ 1°。
另一方面, 如图 6 所示, 当将在角度 α 的方向的计算中使用的 3 点作为 C(X1, Y1)、 O(X2, Y2)、 D(X3, Y3) 时, 如图 7 所示, ZW 剖面的坐标值成为 C(W1, Z1)、 O(W2, Z2)、 B(W3, Z3)。 为了求取通过该 3 点 COD 的圆的数式, 求解下述式 3 的联立方程式。其中, 必要条件是该 3 点在 ZW 剖面中不在直线上。
[ 数 3]
(W1-a)2+(Z1-b)2 = r2
(W2-a)2+(Z2-b)2 = r2 ( 式 3)
(W3-a)2+(Z3-b)2 = r2
在上述式 2、 3 中, a、 b 分别是圆的中心的 W、 Z 坐标值, r 是圆的半径, W1、 W2、 W3 的 坐标值在全部方向中是相同值。因此 Z1、 Z2、 Z3 根据 B- 样条函数成为式 4 那样。
[ 数 4]
Z1 =∫ (X1, Y1)Z2 = f(X2, Y2) ( 式 4)
Z3 = f(X3, Y3)
作为一个例子, 在表 1 中表示在上述方法中在渐进面中, 各轴 10°间距的共计 18 方向的曲率半径的计算例。表 1 中, P1、 P2、 P3 是轴上的坐标值, 轴方向表示 “计算对象剖 面与 X 轴方向所成的角 (deg)” 。通过表 1, 能够特别指定 60 度方向成为最大曲率方向 ( 最 小曲率半径方向 ) 的情况。
[ 表 1]
接着, 针对利用 3 点以上的坐标值的计算方法的一个例子进行说明。 如图 8 所示那样, 使用通过成形模成形面的几何中心、 连结端和端的直线上的 3 点以上的坐标值, 在以最小二乘法近似圆的数式来计算其剖面的近似曲率半径。如图 8 中的 A ~ I 点那样, 当以 3 点以上的 n 个点将在计算中使用的坐标点作为 (X1, Y1), (X2, Y2), …, (Xn, Yn) 时, 如图 8 所示, ZX 剖面的坐标值成为 (X1, Z1), (X2, Z2),…, (Xn, Zn)。为了求 取与该 n 个坐标值最接近的圆的数式, 使用最小二乘法求解下述式 5 的联立方程式。其中, 条件是该全部的点在 ZX 剖面中不在直线上。式 5 中, a、 b 分别是圆的中心的 X、 Z 坐标值, r 是圆的半径。
[ 数 5]
( 式 5)式 5 的 S 成为最小时, 成为最近似的圆的数式。因此, 为了求取使 S 为最小的 a、 b、 r, 以 a、 b、 r 对 S 进行微分作为 0, 如下述式 6 所示那样使其联立来求解。
[ 数 6]
为了决定最小曲率半径及其方向, 如图 5 所示, 以角度 θ 间距针对 U1, U2,…, Un 方向的剖面求取近似曲率半径。角度 θ 例如能够作为 1°。
另一方面, 如图 9 所示, 当将在角度 α 的方向的计算中使用的 n 个坐标点作为 (X1, Y1)、 (X2, Y2),…, (Xn, Yn) 时, 如图 10 所示, ZW 剖面的坐标值成为 (W1, Z1)、 (W2, Z2), …, (Wn, Zn)。为了求取与该 n 个坐标值最接近的圆的方程式, 使用最小二乘法求解以 下的联立方程式。其中, 条件是该全部的点在 ZW 剖面中不在直线上。当将 a、 b 分别作为圆 的中心的 W、 Z 坐标值, 将 r 作为圆的半径时, 成为下述数式 7。
[ 数 7]
( 式 7)当该 S 成为最小时, 成为最近似的圆的数式。因此, 为了求取使 S 为最小的 a、 b、 r, 以 a、 b、 r 对 S 进行微分作为 0, 通过下述的联立方程式 ( 式 8) 来求取 a、 b、 r。 [ 数 8]( 式 8)在这里, W1、 W2、 W3 的坐标值在全部方向上是相同值。通过 B- 样条函数 ( 下述式 9), 求取各 Z 值 (Z1、 Z2、 Z3)。
[ 数 9]
Z1 = f(X1, Y1)
Z2 = f(X2, Y2) ( 式 9)
Z3 = f(X3, Y3)
通过上述方法, 与 3 点的计算同样地能够特别指定 3 点以上的最大曲率方向。此 外, 例如在连结成形模成形面的几何中心和端的成为之间的直线的线段上, 配置 3 个以上 的坐标值, 例如 4 个坐标值, 计算其剖面中的近似曲率半径, 来特别指定最大曲率半径也 可。
[ 连续式加热炉的温度控制 ]
接着, 针对连续式加热炉的温度控制进行说明。
连续式加热炉指的是具有入口和出口, 通过传送带等的搬送装置以一定时间使被 加工物通过被设定了温度分布的炉内, 进行热处理的装置。 在连续式加热炉中, 能够通过考 虑了发热和散热的多个加热器、 和炉内空气循环的控制机构, 控制炉内部的温度分布。通 常, 加热器设置在炉内搬送路径的上部和下部, 但如上述那样, 在本发明中能够至少在一部 分中, 设置在两侧面配置了热源的区域。
在连续式加热炉的各传感器和加热器的温度控制中, 能够使用 PID 控制。再有, PID 控制是用于检测出被编程的所希望的温度和实际的温度的偏差, 以与所希望的温度的 偏差成为 0 的方式进行返回 ( 反馈 ) 的控制方法。而且, PID 控制是在根据偏差计算输出 时, “比例 (Proportional)” 、 “积分 (Integral)” 、 “微分 (Differential)” 地进行求取的方 法。PID 控制的一般式子如下所示。
[ 数 10] PID 控制的一般数式P项 KP·en [项D项作为 Δe = en-en-1,因此在上述数式中, e 表示偏差, K 表示增益 ( 角标 P 的增益是比例增益, 角标 I 的增益 是积分增益, 角标 D 的增益是微分增益 ), Δt 表示样品时间 ( 采样时间、 控制周期 ), 角标 n 表示现在的时刻。
通过使用 PID 控制, 能够提高相对于投入的处理物形状和数量引起的热量分布的
变化的炉内温度的温度控制精度。此外, 电炉内的搬送能够采用无滑动方式 ( 例如, 步进式 炉底, walking beam)。
上述连续式加热炉是能够实现所希望的温度控制的加热炉即可, 但优选是连续投 入型电炉。 例如, 能够使用搬送方式是无滑动方式, 温度控制是 PID 控制, 温度测定器是 “铂 制 K 热电对 30 点” , 最高使用温度是 800℃, 常用使用温度是 590 ~ 650℃, 内部气氛是干空 气 ( 无油和灰尘 ), 气氛控制是入口气帘, 炉内换气 (internal furnace purging)、 出口气 帘, 温度控制精度是 ±3℃, 冷却方法是空冷的连续投入型电炉。后述的用于吸引的吸引部 例如能够在炉内 3 处设置。
在连续式加热炉中, 通过来自炉内的热源的辐射和来自炉内部的二次辐射发出的 辐射热, 能够将玻璃材料加热到所希望的温度。 在本发明中, 以包含具有朝向成形模搬送方 向而温度上升的温度分布的升温区域的方式, 对连续式加热炉进行温度控制。在该升温区 域中, 能够将成形模上的玻璃材料加热到能够变形的温度, 优选加热到构成玻璃材料的玻 璃的玻璃化转变温度以上的温度。 升温区域能够作为从连续式加热炉的入口开始的规定区 域。
连续式加热炉内以从入口 ( 成形模导入口 ) 侧起包含升温区域、 恒温保持区域、 以 及冷却区域的方式进行温度控制。在被这样温度控制的炉内通过的玻璃材料, 在升温区域 中被加热到能够变形的温度, 在恒温保持区域中进行上表面的成形, 之后在冷却区域被冷 却, 向炉外排出。 各区域的长度、 各区域中的搬送速度等只要对应于炉的搬送路径全长和加 热程序适宜地设定即可。 在上述恒温保持区域中, 优选将玻璃材料的温度保持在构成被成形的玻璃材料的 玻璃的玻璃化转变温度以上的温度。从成形性的观点出发, 恒温保持区域中的玻璃材料的 温度, 优选是超过玻璃化转变温度, 并不足玻璃软化点的温度。再有, 玻璃材料温度并不需 要在恒温保持区域内总是维持为一定, 在同区域内玻璃材料温度以 1 ~ 15℃程度变化也 可。另一方面, 在上述冷却区域中, 优选对在恒温保持区域中成形的玻璃材料进行徐冷, 将 温度降低到室温。再有, 在以下记述的加热或冷却温度, 指的是玻璃材料上表面的温度。玻 璃材料上表面的温度, 例如能够通过接触型或非接触型的温度计进行计测。
在本发明中, 将上述升温区域中的搬送方向以上述方式进行设定。优选以在通过 与成形模的搬送方向正交的上述假想直线而被二分的搬送方向侧的部分中, 包含在成形面 上曲率变为最大的部分的方式, 从连续式加热炉的入口将配置了玻璃材料的成形模向内部 导入, 在炉内部也在同方向继续进行搬送。
在本发明中, 在成形之前, 在成形模成形面上, 配置玻璃材料。玻璃材料能够以在 玻璃材料下表面周缘部的至少一部分中与成形面接触, 并且玻璃材料下表面中心部与成形 模离开的方式配置。在本发明中使用的成形模如上述那样具有在面内曲率不同的成形面。 为了在这样的成形面稳定地配置下表面为球面形状的玻璃材料, 优选以下表面周缘部的至 少 3 点与成形面接触的方式配置玻璃材料。更优选至少以玻璃材料下表面周缘部的、 相当 于眼镜透镜的远用屈光度测定基准点的位置侧的 2 点和近用屈光度测定基准点侧的 1 点与 成形面接触的方式, 在成形模上配置玻璃材料。在玻璃材料被成形而成为成形品 ( 铸型或 其一部分 ) 的情况下, 在该铸型中, 作为玻璃材料上表面 ( 与成形面密接的面的相反面 ) 的 面被转印到眼镜透镜。所述玻璃材料下表面的 “相当于屈光度测定基准点的位置” , 指的是
在获得的铸型表面中, 与成为转印到眼镜透镜的屈光度测定基准点的部分的玻璃材料上表 面的部分相向的、 玻璃材料的下表面的部分。再有, 为了将上述 3 点作为支撑点将玻璃材料 稳定地配置于成形面上, 优选将玻璃材料下表面, 形成为具有与要最终获得的眼镜透镜的 远用屈光度测定基准点的平均曲率大致相同的平均曲率的球面形状。
图 11 是用于制造渐进屈光度透镜用铸型的玻璃材料的下表面和成形模成形面的 接触的说明图。图 11 中, 支撑点 A、 B、 C 是玻璃材料下表面的与成形面的接触点。图 11 中, 与相当于通过 2 个调整基准位置的透镜的水平线 ( 也称为水平基准线或主经线 ) 的线相比 上部的支撑点 A、 B, 是相当于远用屈光度测定基准点的位置侧的 2 点, 与子午线相比下部的 支撑点 C, 是相当于近用屈光度测定基准点的位置侧的 1 点。 如图 11 所示, 优选相当于远用 屈光度测定基准点的位置侧的 2 点, 相对于与通过玻璃材料下表面的眼镜透镜的远用屈光 度测定基准点的主子午线相当的线对称地配置。此外, 与近用屈光度测定基准点相当的位 置侧的支撑点, 如图 11 所示, 优选相对于与主子午线相当的线配置在与近用屈光度测定基 准点相反等的位置。 再有, 玻璃材料下表面的 “相当于通过屈光度测定基准点的主子午线的 线” , 指的是在的铸型表面中, 成为转印到眼镜透镜的所述主子午线所处的部分的部分的玻 璃材料上表面的部分相向的、 玻璃材料的下表面的部分。
在上述中, 针对至少 3 点为接触点 ( 支撑点 ) 的情况进行了说明, 但当然也能够以 4 点以上进行接触 ( 支撑 )。
进而在本发明中, 在配置了玻璃材料的成形模上, 配置闭塞构件, 能够对配置有玻 璃材料的成形模的成形面侧开放部进行闭塞。由此, 能够防止在通过连续式加热炉内时玻 璃材料上表面被空气中的灰尘、 炉内的尘埃等的异物污染。在本发明中能够使用的闭塞构 件的详细, 例如在 WO2007/058353A1 中记述。
升温区域中的成形模的搬送方向如上所述, 但在升温区域中的搬送中, 成形模的 左右方向的位置维持为一定也可, 以规定的角度和振幅旋转摇动也可。当考虑到将搬送方 向中央部作为基准, 在其左右温度分布有时不完全一致的情况时, 为了提高在左右方向的 加热的均匀性, 有时优选使其旋转摇动。在利用通过本发明制造的铸型而能够成形的眼镜 透镜中, 在远用部和近用部之间存在的中间区域 ( 渐进带 ) 的曲率通过加入屈光度和 / 或 内移 (inset) 量而被规定。通常, 加入屈光度和 / 或内移量越大, 曲率变得越大。在本发明 中, 在升温区域中, 优选以基于加入屈光度和 / 或内移量决定的角度和振幅来使成形模旋 转摇动, 更优选加入屈光度或内移量越大, 越增大摇动角度和振幅。但是, 在升温区域中包 含上述侧方加热区域的情况下, 在能够维持上述假想直线和搬送方向大致正交的状态的范 围中进行旋转摇动。 此外, 由于过度地摇动软化途中的玻璃在成形精度的方面不优选, 所以 旋转摇动时的摇动角度优选将搬送方向作为基准 (0° ), 在 ±5 ~ 45°的范围中设定, 优选 振幅在 0.01 ~ 1Hz 的范围中设定。例如, 在加入屈光度 3D 时能够定为摇动角度 ±45°, 在 加入屈光度 2D 时能够定为摇动角度 ±25°, 在加入屈光度 1D 时能够定为摇动角度 ±5°。
在升温区域中以应该较大地变形的部分位于高温侧的方式对成形模进行搬送, 但 由于在以将升温区域、 恒温保持区域、 冷却区域依次配置的方式进行温度控制的连续式加 热炉内采用 V 字型的温度梯度, 所以当通过某个部分时, 朝向搬送方向的后方侧变为高温。 因此, 在本发明中优选以即使通过升温区域, 应该较大地变形的部分也位于高温侧的方式, 在规定位置使成形模旋转。 通常, 炉内最高温度区域在恒温保持区域内, 所以在恒温保持区域中, 优选以在通过在与成形模的搬送方向正交、 并且通过成形面的几何中心的假想直线 而被二分的与搬送方向侧相反侧的部分中, 包含在成形面上曲率变为最小的部分的方式使 成形模旋转。例如在恒温区域内的比较初期的区域中, 优选玻璃材料温度在成为玻璃化转 变温度以上之后, 使成形模 180°反转。为了使应该较大地变形的部分位于高温侧, 优选在 冷却区域中也维持上述反转后的方向来搬送成形模。此外, 在侧方加热区域被包含在恒温 保持区域中的情况下, 以在上述旋转后假想直线与搬送方向大致正交的方式继续搬送。
为了在本发明中使用的连续式加热炉能够进行上述旋转摇动和上述旋转, 优选具 有能够向左右旋转 180°的旋转机构。例如, 能够在载置有成形模的基台 ( 支撑台 ), 以位 于成形模的几何中心的方式设置旋转轴。能够通过将旋转轴与炉外的驱动电动机连结, 对 驱动力进行传递和控制。通过步进电动机和序列发生器进行上述控制, 能够自由地控制旋 转速度、 角度、 旋转方向等。 再有, 旋转机构能够配置在炉内的任意的位置, 仅配置在后述的 吸引部中也是适合的。
为了提高在连续式加热炉内的玻璃材料的成形速度而提高生产性, 也能够使用具 有从成形面向与成形面相反的面贯通的贯通孔的成形模, 在成形时通过贯通孔进行吸引。 关于具有贯通孔的成形模, 详细地记载于 WO2007/058353A1。 通过吸引能够显著地获得变形 促进效果的温度区, 通常是恒温保持区域, 所以在本发明中, 优选在恒温保持区域中进行上 述吸引。
接着, 针对本发明的制造方法的具体方式进行说明。
连续式加热炉内的温度控制将规定时间作为 1 循环来进行。
以下, 说明将 17 小时作为 1 循环的温度控制的一个例子。但是, 本发明并不被以 下所示方式限定。
炉内的温度控制以 7 个工序来进行。第一工序是 (A) 预备升温工序, 第二工序是 (B) 急速加热升温工序, 第三工序是 (C) 低速加热升温工序, 第四工序是 (D) 恒温保持工序, 第五工序是 (E) 低速冷却工序, 第六工序是 (F) 急速冷却工序, 第七工序是 (G) 自然冷却工 序。
在作为第一工序的 (A) 预备升温工序中, 在室温附近的一定温度固定 90 分钟。这 是为了使玻璃材料各部分的温度分布均匀, 使利用加热软化加工的温度控制的玻璃材料的 热分布能够容易地再现。固定的温度在室温温度 ( 大约 20 ~ 30℃ ) 的任一个温度下进行。
第二工序是 (B) 急速加热升温工序, 从室温 ( 例如 25° ) 到玻璃化转变温度 ( 以 下称为 Tg)-50℃ ( 以下称为 T1), 例如以 4℃ /min 的速度加热 90 分钟。然后在作为第三 工序的 (C) 低速加热升温工序中, 从温度 T1 到比玻璃软化点大约 -50℃ ( 以下称为 T2) 为 止, 例如以 2℃ /min 加热 120 分钟。在作为第四工序的 (D) 恒温保持工序中, 以温度 T2 在 大约 60 分钟使温度一定。
在温度 T2 被加热的玻璃材料在恒温保持工序中加热 30 分钟。进而在 T2 进行 30 分钟加热, 如上所述, 在使用具有贯通孔的成形模的情况下, 在后半部分的 30 分钟中, 能够 也一起进行来自成形模的贯通孔的吸引处理。 吸引处理能够使设置在电炉外部的吸引泵工 作来进行。 当吸引泵进行吸引时, 产生负压, 负压通过成形模的贯通孔对载置于成形模的玻 璃材料进行吸引。在电炉的温度 T2 开始加热起 30 分钟后, 通过规定的耐热性母型的吸引 4 4 口, 例如以 80 ~ 150mmHg( ≈ 1.0×10 ~ 1.6×10 pa) 的压力进行吸引。当吸引完成时, 玻璃材料的向成形模的热软化变形完成。 在热软化变形完成后, 进 行冷却。在作为冷却工序的第五工序 (E) 低速冷却工序中, 到 Tg 的 -100℃ ( 以下也称为 T3) 为止, 例如以 1℃ /min 的速度冷却大约 300 分钟, 使软化导致的形状变化固定。此外在 该低速冷却工序中, 也包含除去玻璃的扭曲的退火的要素。
接着, 在作为第六工序的 (F) 急速冷却工序中, 以速度大约 1.5℃ /min 冷却到大约 200℃左右。结束了软化加工的玻璃和成形模, 由于自身的热收缩、 相对于温度变化的相互 的热膨胀系数的不同, 有破损的担忧。因此优选使温度的变化率小到不破损的程度。
进而, 当温度变为 200℃以下时, 进行作为第七工序的 (G) 自然冷却工序。在 (G) 自然冷却工序中, 当变为 200℃以下时, 之后通过自然冷却降低到室温。
当软化加工完成时, 玻璃材料下表面与型成形面相互成为雌雄的关系。 另一方面, 玻璃材料上表面对应于玻璃材料下表面的形状变形而进行变形, 形成所希望的光学面。在 通过以上的工序形成玻璃光学面之后, 从成形模除去玻璃材料, 能够获得成形品。这样获 得的成形品能够作为具有复曲面和渐进面的复合面的眼镜透镜、 优选作为两面非球面型渐 进屈光度透镜用铸型使用。 此外, 除去周缘部等一部分, 能够作为上述眼镜透镜用铸型来使 用。
前面说明的包含侧方加热区域的连续式加热炉, 能够不限于本发明的透镜用铸型 的制造方法而使用。作为使用上述连续式加热炉的透镜用铸型的制造方法, 能够举出下述 方式 ( 以下, 称为 “参考方式 A” )。
[ 参考方式 A]
一种具有复曲面的透镜用铸型的制造方法, 将在成形面上配置了被成形玻璃材料 的成形模导入连续式加热炉内, 一边在该炉内搬送一边施加加热处理, 由此将上述被成形 玻璃材料的上表面成形为用于形成复曲面的成形面形状, 其中, 包含 :
作为上述成形模, 使用具有成形面的成形模, 该成形面在通过几何中心的假想直 线上, 在从几何中心起的距离大致相等的相向的位置, 具有 2 点在该直线上曲率变为最大 的点 ; 以及
作为上述连续式加热炉, 使用包含在两侧面配置有热源的区域 ( 侧方加热区域 ) 的连续式加热炉, 并且在上述区域中, 以成形模搬送方向与上述假想直线大致正交的方式, 对成形模进行搬送。
上述侧方加热区域能够包含将被成形玻璃材料加热到该玻璃的玻璃化转变温度 以上的区域。
通过参考方式 A 制造的透镜用铸型, 能够是散光屈光度透镜用铸型。
在参考方式 A 中成形的被成形玻璃材料, 能够是下表面为球面、 平面或具有中心 对称性的非球面的玻璃, 上表面和下表面是球面的玻璃, 或具有上述任一个形状的、 在上表 面中含有散光成分 ( 复曲面 ) 的玻璃。
以下, 针对参考方式 A 进行说明。
作为具有复曲面的眼镜透镜, 除了针对方式 II 说明了的那样的两面非球面型渐 进屈光度透镜之外, 还有散光校正用透镜。 这些具有复曲面的眼镜透镜, 在主经线上的对称 的位置, 具有 2 点曲率变为最大的点。在曲率变为最大的点中, 曲线在主经线上变得最深。 用于形成这样的复曲面的模具的成形面, 也在与主经线对应的轴上, 在对称的位置具有 2点曲率变为最大的点。进而, 在用于通过热垂下成形法对上述模具成形面进行成形的成形 模的成形面中, 也与模具成形面同样地在与主经线对应的轴上, 在对称的位置具有 2 点曲 率变为最大的点。 即, 在上述成形模成形面中存在如下轴, 该轴在将几何中心作为基准而对 称的位置具有 2 点曲率变为最大的点。
因此如关于方式 II 说明了的那样, 本发明者们新发现利用该形状的特征, 以上述 轴与搬送方向大致正交的方式, 使配置了被成形玻璃材料的具有上述成形面的成形模, 通 过在两侧面配置有热源的连续式加热炉内, 由此能够控制加热软化导致的变形, 能够容易 地形成模具成形面。 例如在具有从入口朝向出口而变为高温那样的温度分布的连续式加热 炉内, 当将被成形玻璃材料配置在上述形状的成形面上要进行成形时, 由于越是搬送方向 侧 ( 高温侧 ) 越早变形, 所以根据玻璃材料下表面的位置而与成形模成形面密接的定时较 大地不同, 所以有产生眼镜校正中不需要的散光, 或与设计值的误差变为非对称, 眼镜的佩 戴使用感下降的情况。 相对于此, 如果在连续式加热炉内设置在两侧面配置了热源的区域, 在此基础上以上述轴与搬送方向大致正交的方式将成形模搬送到该区域的话, 能够左右均 等地对应该最大地变形的部分进行加热, 能够使玻璃材料下表面与成形模成形面密接的定 时在面内各部分中一致。参考方式 A 基于以上见解而完成。根据参考方式 A, 能够以高生产 性制造能够对具有优越的佩戴使用感的散光校正用透镜进行成形的眼镜透镜用铸型。
在参考方式 A 中, 优选上述假想直线基于处方值的散光轴进行特别指定。眼镜透 镜的光学面除了仅由球面屈光度构成的单焦点透镜之外, 一般是非中心对称的形状。含有 复曲面成分的透镜相对于通过光学中心的直线具有对称性 ( 以下, 也称为具有轴对称性 )。 复曲面成分根据散光的程度而适宜地而以需要的大小被开处方。 散光的大小和散光轴方向 包含在处方值中, 在透镜被订购时在处方笺上明确记载而能够参照。通常散光屈光度和散 光轴的方向按照透镜订购的每一个不同。在复曲面和中心对称形状 ( 球面屈光度透镜 ) 的 融合面 ( 复曲面或超环面光学面 ) 的情况下, 与复曲面成分的大小无关地, 透镜面的曲率的 最大最小轴方向仅依赖于复曲面轴方向。上述最大最小轴方向能够参照处方而特别指定。 例如在处方值的散光屈光度是负显示的情况下, 散光轴方向具有最大曲率半径。 另一方面, 具有最小曲率半径的轴方向是与散光轴正交的方向。 因此, 作为成形模的形状, 能够特别指 定玻璃材料的变形量大的轴方向是相对于处方值的散光轴正交的方向。 在处方值的散光屈 光度显示为 + 的情况下, 处方值的与散光轴一致的方向是具有最小曲率半径的轴方向。因 此, 作为成形模的形状, 能够特别指定玻璃材料的变形量大的轴方向是与处方值的散光轴 一致的方向。虽然根据处方值的显示方法 ( 散光屈光度 + 显示或 - 显示 ) 而不同, 但能够 配置成形模以使散光屈光度轴方向是搬送方向或与搬送方向正交的方向。
其它参考方式 A 的详细, 如前面针对本发明的透镜用铸型的制造方法说明过的相 同。 在参考方式 A 中, 在形成玻璃光学面之后, 从成形模除去玻璃材料, 能够获得成形品。 这 样获得的成形品, 能够作为具有复曲面的眼镜透镜、 优选作为散光校正用眼镜透镜、 更优选 作为散光屈光度透镜用铸型而使用。 此外, 除去周缘部等一部分, 能够作为眼镜透镜用铸型 来使用。根据参考方式 A, 能够生产性良好地容易地制造散光校正用眼镜用铸型。 实施例
以下, 基于实施例对本发明进行说明。但是, 本发明并不被实施例所示的方式限定。 连续式加热炉内的温度分布的确认
在炉内全部区域在上下两侧面配置了板状的加热器的连续式加热炉内的玻璃材 料的温度分布的评价以下述条件进行。
使用如下电炉, 即, 在内部在横方向具有 2 列, 在纵方向具有 54 生产节拍 (tact), 在横方向的 2 列能够在耐热不锈钢上载置各 3 个的陶瓷模和预成形坯 (preform, 玻璃材 料 )。针对每一个, 进行了各预成形坯表面上最大 4 方向和中心的温度分布测定。使用在搬 送系统中被认为没有问题的最大数量的 19 根传感器进行了测定。图 12 表示横方向的传感 器布局。测温位置是中心和外周侧的预成形坯周边部比外周 10mm 的内侧, 将最小号码配置 为电炉出口侧。再有, 图 12 中, 未图示的号码 16 的传感器是室温测定用传感器。
如上述那样配置了传感器的电炉中, 在通常量产投入时插入, 在传感器位置的前 后配置伪陶瓷模, 之后将炉内控制为上述具体方式所示的温度分布, 使电炉运转。图 13 表 示电炉内布局。
图 14 表示通过号码 11、 12、 13、 14 的传感器测定的测温 ( 中心部 ) 偏差结果。如 图 14 所示, 横方向各 6 个的预成形坯中心温度在 600℃以上的范围中被抑制为 ±5℃, 从玻 璃化转变温度 Tg(485℃ ) 到最高温为止的升温的范围中观察到大约 ±15℃的差。例如, 在 将电炉的行进方向作为轴, 从 Tg 到最高温度为止, 行进方向侧高 15℃, 在最高温度附近, 行 进方向侧平均低 5℃。
进行横方向的全部 6 个预成形坯的温度测定, 图 15 表示评价了电炉内的透镜上的 行进方向和与行进方向正交的方向的温度分布的结果。如图 15 所示, 预成形坯上的行进方 向前后的温度差在加热升温工序中最大, 在加热升温工序的最终阶段的 Tg 以上的最高温 度, 温度差缩小。进而, 在低温保持工序的初期, 温度差为 0, 相反, 行进方向侧的温度变低。 以后, 从低速冷却工序到急速冷却工序中, 维持上述温度差的状态。
[ 实施例 1]
将两面球面的、 法线方向等厚的 2 种玻璃预成形坯配置在具有成形面的成形模的 成形面上, 该成形面与具有复曲面和渐进面的复合面的两面非球面型渐进屈光度透镜对 应, 该渐进面包含远用部和近用部。接着, 将配置了预成形坯的成形模, 从成形面的几何中 心朝向周缘部, 以平均曲率变为最大的方向与搬送方向一致的方式向电炉内导入, 在炉内 搬送。 在该状态下, 成形模成形面的、 相当于复曲面的散光轴的直线与搬送方向所成的角度 是 90°。电炉内的温度控制与上述的具体方式同样。在恒温保持工序中, 在预成形坯的温 度超过 Tg 的时刻, 进行来自成形模的吸引和成形模的 180°反转。向炉外排出的玻璃材料 的上表面形状的与设计值的形状误差 ( 测定值 - 设计值 ) 通过轮廓仪 (Talysurf) 来测定。 结果在图 16 中表示。
[ 比较例 1]
除了将电炉导入时的成形模的朝向改变 180°的方面以外, 进行与实施例 1 同样 的 2 种玻璃预成形坯的加热成形。与实施例 1 同样地, 对排出到炉外的玻璃材料的上表面 形状的与设计值的形状误差进行了测定。结果在图 17 中表示。
如图 16 所示, 在实施例 1 中误差量为 0.03D 以下, 能够减小误差的绝对量。进而, 在实施例中误差分布的对称性也被维持。通过保持透镜制造中的误差量的对称性, 能够抑
制眼镜校正中不需要的散光的产生。 同时能够降低起因于误差量的非对称性的眼镜透镜佩 戴使用状态下的不适应感。
相对于此, 如图 17 所示那样, 在比较例 1 中, 看不到误差的对称性, 误差量也大。
根据本发明, 能够生产性良好地容易地制造渐进屈光度透镜用铸型、 更具地是两 面非球面型渐进屈光度透镜用铸型。