JP2007099527A - ガラス製プリフォームロット、ガラス製プリフォームの製造方法、光学素子の生産方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ノズル2から流出する熔融ガラスをノズル下端に垂下させ、少なくともノズル下端に垂下する熔融ガラスの周囲をカバー5で覆った状態で、一定周期で垂下した熔融ガラスを落下させて熔融ガラス滴を得、熔融ガラス滴が冷却する過程でプリフォームに成形する。上記プリフォームが複数集まってプリフォームを構成する。ガラス製プリフォームロットからのプリフォームを加熱した後、精密プレス成形し、光学素子を製造する。
【選択図】図1
Description
[1] 光学素子の精密プレス成形に供する複数のガラス製プリフォームからなるガラス製プリフォームロットにおいて、球状のプリフォームで構成された平均質量が30mg以下、前記質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内のガラス製プリフォームロット。
[2] ガラス製プリフォームが、精密プレス成形時にプレス成形型の成形面を転写して形成する面と自由表面からなる表面を有する光学素子を精密プレス成形するためのプリフォームである[1]に記載のガラス製プリフォームロット。
[3] 熔融ガラスを成形して精密プレス成形用のガラス製プリフォームを作製するガラス製プリフォームの製造方法において、ノズルから流出する熔融ガラスをノズル下端に垂下させ、一定周期で垂下した熔融ガラスを落下させて熔融ガラス滴を得、前記熔融ガラス滴が冷却する過程でプリフォームに成形するとともに、前記熔融ガラスの落下を、少なくともノズル下端に垂下する熔融ガラスの周囲をカバーで覆った状態で行うことを特徴とするガラス製プリフォームの製造方法。
[4] 落下した熔融ガラスを受ける面とノズル下端の距離を一定にして、一定周期で前記熔融ガラスの落下を行う[3]に記載のガラス製プリフォームの製造方法。
[5] 前記カバーを絶縁体で構成するとともに、カバーの周囲に配置した高周波コイルに高周波電流を流して、ノズルを高周波誘導加熱する[3]または[4]に記載のガラス製プリフォームの製造方法。
[6] 20質量%超のSiO2を含むガラスからなるプリフォームを成形することを特徴とする[3]〜[5]のいずれかに記載のガラス製プリフォームの製造方法。
[7] ガラス製プリフォームに成形する工程を繰り返して、複数のガラス製プリフォームからなるガラス製プリフォームロットを生産する、[3]〜[6]のいずれかに記載のガラス製プリフォームの製造方法。
[8] 熔融ガラスを成形してガラス成形体を作製するガラス成形体の製造方法において、ノズルから流出する熔融ガラスをノズル下端に垂下させ、一定周期で垂下した熔融ガラスを落下させて熔融ガラス滴を得、前記熔融ガラス滴が冷却する過程でガラス成形体に成形するとともに、前記熔融ガラスの落下を、少なくともノズル下端に垂下する熔融ガラスの周囲をカバーで覆った状態で行うことを特徴とするガラス成形体の製造方法。
[9] ガラス成形体に成形する工程を繰り返して、複数のガラス成形体からなるガラス成形体ロットを生産する、[8]に記載のガラス成形体の製造方法。
[10] [8]に記載の方法でガラス成形体を作製し、前記ガラス成形体の表面を研磨して精密プレス成形に供するガラス製プリフォームを得ることを含む、ガラス製プリフォームの製造方法。
[11] ガラス成形体の表面を研磨する工程を繰り返して、複数のガラス製プリフォームからなるガラス製プリフォームロットを生産する、[10]に記載のガラス製プリフォームの製造方法。
[12] [1]または[2]に記載のガラス製プリフォームロット、または[7]または[11]に記載の製造方法で生産したプリフォームロットの中からプリフォームを取り出し、加熱、精密プレス成形する光学素子の生産方法。
[13] 上型、下型、スリーブ型を備えたプレス成形型を使用し、上型、下型、スリーブ型の各成形面をガラスに転写するとともに、上型成形面を転写して形成した面とスリーブ型成形面を転写して形成した面のなす稜および/または下型成形面を転写して形成した面とスリーブ型成形面を転写して形成した面のなす稜を自由表面にする精密プレス成形を行うことを特徴とする[12]に記載の光学素子の生産方法。
そこで、本発明は上記構成によって上述の問題を解決した。
したがって、本発明では、ロットを構成するプリフォームの平均質量を30mg以下、好ましくは28mg以下、より好ましくは1〜26mgとし、質量公差を±0.3%以内、好ましくは±0.28%以内、より好ましくは±0.26%以内とする。
ノズル下端にノズルから流出する熔融ガラスを垂下させ、一定周期で垂下した熔融ガラスを落下させて熔融ガラス滴を得、
前記熔融ガラス滴が冷却する過程でプリフォームに成形するとともに、
少なくともノズル下端に垂下する熔融ガラスの周囲をカバーで覆った状態で、前記熔融ガラスの落下を行うことを特徴とするガラス製プリフォームの製造方法である。
そして、ノズル下端に垂下する熔融ガラスの周囲をカバーで覆った状態で前記落下を行う。カバーは熔融ガラスの落下を妨げないように前記落下時の経路を遮らないようにする。そして、ノズル下端において前述した対流による上昇気流を弱めるため、カバー上部を塞ぐ。このような構成により、熔融ガラスのちぎれる位置を安定化することができ、ガラス滴の質量バラツキを小さくすることができる。
ノズル下端にノズルから流出する熔融ガラスを垂下させ、一定周期で垂下した熔融ガラスを落下させて熔融ガラス滴を得、
前記熔融ガラス滴が冷却する過程でガラス成形体に成形するとともに、
少なくともノズル下端に垂下する熔融ガラスの周囲をカバーで覆った状態で、前記熔融ガラスの落下を行うことを特徴とする方法である。
このようにして作製した光学素子には必要に応じて反射防止膜などの光学多層膜を形成してもよい。
(実施例1)
まず、表1に示すSiO2の量が20質量%超の光学ガラスが得られるようにガラス原料を秤量、調合して十分撹拌し、熔融容器内に導入して、加熱、熔融し、清澄、撹拌して均質な熔融ガラスを用意した。熔融ガラスを図1に示す装置を用いて熔融ガラス滴からガラスプリフォームを生産した。
パイプ1の下端およびノズル2の外周には図1に示すようにガス流路形成用カバー3が設けられ、ガス流路形成用カバーとパイプおよびノズルの間の空間にガスを流すためのガス流路4を設けている。そして、ガス流路形成用カバー下端には開口部3−1を設け、前記開口部からノズル先端を突出させている。ノズル、ガス流路形成用カバー、ガス流路形成用カバー開口部はそれぞれノズルの中心軸の周りに対称に配することが好ましい。また、ガス流路形成用カバー開口部から排出されるガスも上記中心軸の周りに均等に流すことが望ましい。
次に上記方法を全く同じ方法で球状のプリフォーム母材を量産した。使用したガラス、得られた母材の個数、平均質量、平均質量に対する質量公差の割合(質量公差/平均質量)、直径を表1に示す。これらプリフォーム母材からなるロットをアニールして歪みを低減した後、研磨して、表1に示すプリフォーム母材の平均質量に対する質量公差の割合と同等の値を有するプリフォームロットを得た。
実施例1、2で得た各プリフォームロットを使用して、図3に示す概観の断面形状を有する小型非球面レンズを精密プレス成形により得た。いずれのレンズも破損は見られず、レンズとして十分な光学性能を有していた。また、各レンズのコバ8、鍔状平坦部9はプレス成形型成形面が転写されたものであり、コバと鍔状平坦部が交わる稜は丸みを帯びた自由表面であった。そして成形バリの発生は認められなかった。
次に表1に示すガラスを使用し、図1と同様でカバー5を有しない装置を用いて、表1に示すプリフォームを作製したところ、質量公差が大きく、質量がばらついたロットになってしまった。
このロットを使用して上記と同様の方法により小型非球面レンズを精密プレス成形したところ、コバ全体が自由表面になって位置決め基準面として機能しないレンズや、成形バリが発生してプレス成形型が摺動しなくなってしまうなどのトラブルが発生してしまった。
Claims (13)
- 光学素子の精密プレス成形に供する複数のガラス製プリフォームからなるガラス製プリフォームロットにおいて、
球状のプリフォームで構成された平均質量が30mg以下、前記質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内のガラス製プリフォームロット。 - ガラス製プリフォームが、精密プレス成形時にプレス成形型の成形面を転写して形成する面と自由表面からなる表面を有する光学素子を精密プレス成形するためのプリフォームである請求項1に記載のガラス製プリフォームロット。
- 熔融ガラスを成形して精密プレス成形用のガラス製プリフォームを作製するガラス製プリフォームの製造方法において、
ノズルから流出する熔融ガラスをノズル下端に垂下させ、一定周期で垂下した熔融ガラスを落下させて熔融ガラス滴を得、
前記熔融ガラス滴が冷却する過程でプリフォームに成形するとともに、
前記熔融ガラスの落下を、少なくともノズル下端に垂下する熔融ガラスの周囲をカバーで覆った状態で行うことを特徴とするガラス製プリフォームの製造方法。 - 落下した熔融ガラスを受ける面とノズル下端の距離を一定にして、一定周期で前記熔融ガラスの落下を行う請求項3に記載のガラス製プリフォームの製造方法。
- 前記カバーを絶縁体で構成するとともに、カバーの周囲に配置した高周波コイルに高周波電流を流して、ノズルを高周波誘導加熱する請求項3または4に記載のガラス製プリフォームの製造方法。
- 20質量%超のSiO2を含むガラスからなるプリフォームを成形することを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載のガラス製プリフォームの製造方法。
- ガラス製プリフォームに成形する工程を繰り返して、複数のガラス製プリフォームからなるガラス製プリフォームロットを生産する、請求項3〜6のいずれか1項に記載のガラス製プリフォームの製造方法。
- 熔融ガラスを成形してガラス成形体を作製するガラス成形体の製造方法において、
ノズルから流出する熔融ガラスをノズル下端に垂下させ、一定周期で垂下した熔融ガラスを落下させて熔融ガラス滴を得、
前記熔融ガラス滴が冷却する過程でガラス成形体に成形するとともに、
前記熔融ガラスの落下を、少なくともノズル下端に垂下する熔融ガラスの周囲をカバーで覆った状態で行うことを特徴とするガラス成形体の製造方法。 - ガラス成形体に成形する工程を繰り返して、複数のガラス成形体からなるガラス成形体ロットを生産する、請求項8に記載のガラス成形体の製造方法。
- 請求項8に記載の方法でガラス成形体を作製し、前記ガラス成形体の表面を研磨して精密プレス成形に供するガラス製プリフォームを得ることを含む、ガラス製プリフォームの製造方法。
- ガラス成形体の表面を研磨する工程を繰り返して、複数のガラス製プリフォームからなるガラス製プリフォームロットを生産する、請求項10に記載のガラス製プリフォームの製造方法。
- 請求項1または2に記載のガラス製プリフォームロット、または請求項7または11に記載の製造方法で生産したプリフォームロットの中からプリフォームを取り出し、加熱、精密プレス成形する光学素子の生産方法。
- 上型、下型、スリーブ型を備えたプレス成形型を使用し、上型、下型、スリーブ型の各成形面をガラスに転写するとともに、上型成形面を転写して形成した面とスリーブ型成形面を転写して形成した面のなす稜および/または下型成形面を転写して形成した面とスリーブ型成形面を転写して形成した面のなす稜を自由表面にする精密プレス成形を行うことを特徴とする請求項12に記載の光学素子の生産方法。
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