JP4747039B2 - Method for producing glass molded body, method for producing glass material for press molding, and method for producing optical element - Google Patents
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Description
本発明は、熔融ガラスから、例えば棒状ガラスや板状ガラス等のガラス成形体を製造する方法、および前記方法を用いてプレス成形用ガラス素材を製造する方法、前記プレス成形用素材を加熱してプレス成形する光学素子の製造方法、ならびに前記ガラス成形体を加工して光学素子を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a glass molded body such as a rod-like glass or a plate-like glass from molten glass, a method for producing a glass material for press molding using the method, and heating the press molding material. The present invention relates to a method for manufacturing an optical element for press molding, and a method for manufacturing an optical element by processing the glass molded body.
デジタルカメラ、ビデオカメラなどの普及に伴い、近年、高屈折率ガラスからなる光学素子や、低分散ガラスからなる光学素子の需要が高まっている。
このような光学素子を製造する方法として、特許文献１に記載されている方法が知られている。この方法では、清澄、均質化した熔融ガラスをパイプから連続的に流出し、パイプの下方に配置した鋳型に流し込む。鋳型に流し込まれた熔融ガラスは鋳型内で一定の厚みになるように水平方向に板状に広がりながら、底面と側面からは鋳型によって熱が奪われ、上面からは雰囲気中に放熱しながら冷却され、板状ガラスに成形される。成形された板状ガラスは鋳型から水平方向に引き出される。次いで、板状ガラスを賽の目状に切断し、エッジ部分を丸め、表面を粗面化した後、粉末状の離型剤を全表面に塗布して大気中で加熱、軟化し、プレス成形して光学素子に近似した形状にする。その後、プレス成形品を研削、研磨して光学素子に仕上げる。
As a method for manufacturing such an optical element, a method described in Patent Document 1 is known. In this method, a clarified and homogenized molten glass is continuously discharged from a pipe and poured into a mold disposed below the pipe. The molten glass poured into the mold spreads in a plate shape in the horizontal direction so as to have a constant thickness in the mold, while heat is taken away from the bottom and side surfaces by the mold and cooled from the top surface while dissipating heat into the atmosphere. , Molded into sheet glass. The formed sheet glass is drawn out from the mold in the horizontal direction. Next, the glass sheet is cut into a square shape, the edges are rounded, and the surface is roughened. Then, a powdery release agent is applied to the entire surface, heated and softened in the atmosphere, and press-molded. The shape approximates that of an optical element. Thereafter, the press-formed product is ground and polished to finish an optical element.
撮像光学系の小型化や光学素子の軽量化のためには、より屈折率の高いガラスが必要となる。しかし、一般に、このような高屈折率ガラスは従来のガラスと比較してガラスネットワーク形成成分の含有量に対する高屈折率付与成分の含有量の割合が大きくなっているため、ガラスとしての安定性が低い。安定性が低いガラスでは、熔融ガラスをパイプから流出して成形する際、流出温度を高くしないとガラスが失透してしまう。失透を防止するには流出温度を高くしなければならず、流出時のガラスの粘性は低くなる。 In order to reduce the size of the imaging optical system and the weight of the optical element, glass having a higher refractive index is required. However, in general, such a high refractive index glass has a higher ratio of the content of the high refractive index imparting component to the content of the glass network forming component than the conventional glass, so that the stability as a glass is high. Low. In the glass having low stability, when the molten glass flows out of the pipe and is molded, the glass is devitrified unless the outflow temperature is increased. In order to prevent devitrification, the outflow temperature must be increased, and the viscosity of the glass during outflow decreases.
パイプから熔融ガラスを流出させてガラス成形体を製造するこれまでの方法では、熔融ガラスの流出量のコントロールは、流出時の熔融ガラスの温度制御やパイプ内径の調整によって行われていた。しかし、一般的にガラスは、きわめて高い温度領域では温度変化に対する粘度変化は小さい。従って、このような高温領域では、温度制御によってガラスの流出量を制御することは難しい。また、きわめて低粘度の熔融ガラスの流出量をパイプ内径によって制御するためには、非常に細い内径のパイプを製造しなければならない。しかし、そのようなパイプの製作は困難であり、しかも、製作精度が下がるため、所望の流出量を実現することは難しい。 In the conventional methods for producing a glass molded body by letting molten glass flow out of a pipe, the flow rate of the molten glass is controlled by controlling the temperature of the molten glass at the time of flowing or adjusting the inner diameter of the pipe. However, glass generally has a small viscosity change with respect to a temperature change in a very high temperature range. Therefore, in such a high temperature region, it is difficult to control the outflow amount of glass by temperature control. In addition, in order to control the outflow amount of molten glass having a very low viscosity by the pipe inner diameter, a pipe having a very small inner diameter must be manufactured. However, it is difficult to manufacture such a pipe, and since the manufacturing accuracy is lowered, it is difficult to realize a desired outflow amount.
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、特に流出時の粘度の低いガラスから、光学的に均質なガラス成形体を安定して製造するガラス成形体の製造方法、前記製法を用いてプレス成形用ガラス素材を製造する方法、前記プレス成形用ガラス素材をプレス成形して光学素子を製造する方法、および前記ガラス成形体を加工して光学素子を製造する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and in particular, a method for producing a glass molded body for stably producing an optically homogeneous glass molded body from a low-viscosity glass at the time of outflow, and the production method described above. Providing a method for producing a glass material for press molding, a method for producing an optical element by press-molding the glass material for press molding, and a method for producing an optical element by processing the glass molded body. Objective.
上記目的を達成する手段は、以下の通りである。
［１］熔融ガラス槽中の熔融ガラスを鋳型の貫通孔内に連続的に導入し、貫通孔出口から連続的に引き出してガラス成形体を得るガラス成形体の製造方法において、
前記貫通孔内に導入された熔融ガラスを、貫通孔出口において前記熔融ガラスの少なくとも表面が固化し、かつ貫通孔出口におけるガラス表面温度が該ガラスのガラス転移温度Ｔｇより１５０℃低い温度（Ｔｇ−１５０℃）以上かつガラス転移温度Ｔｇ以下となるように程度に冷却し、
少なくとも表面が固化したガラスの貫通孔出口からの引き出し速度を制御することにより、貫通孔内への熔融ガラスの導入量を制御し、
貫通孔出口から連続的に引き出されたガラスを、該ガラスのガラス転移温度Ｔｇよりも１５０℃低い温度（Ｔｇ−１５０℃）以上の環境下を通過させることによりガラス中心部と側面の温度を近づけた後、ガラス側面の温度が該ガラスのガラス転移温度Ｔｇよりも１５０℃低い温度以上かつガラス転移温度Ｔｇ以下であるときに割断しガラス成形体を得ることを特徴とするガラス成形体の製造方法。
［２］前記熔融ガラスの貫通孔内への導入は、少なくとも貫通孔入口を熔融ガラス槽中の熔融ガラス中に浸漬させた状態で、前記熔融ガラス槽から貫通孔内へ熔融ガラスを引き上げることによって行われる［１］に記載のガラス成形体の製造方法。
［３］パイプ流出口から流出する熔融ガラスを、貫通孔を有する鋳型の貫通孔入口に連続的に流し込み、前記貫通孔の出口から連続的に引き出してガラス成形体を得るガラス成形体の製造方法において、
前記パイプ流出口と貫通孔入口は密閉連結されており、
前記貫通孔に流し込まれた熔融ガラスを、貫通孔出口において前記熔融ガラスの少なくとも表面が固化し、かつ貫通孔出口におけるガラス表面温度が該ガラスのガラス転移温度Ｔｇより１５０℃低い温度（Ｔｇ−１５０℃）以上かつガラス転移温度Ｔｇ以下となるように冷却し、
少なくとも表面が固化したガラスの貫通孔出口からの引き出し速度を制御し、
貫通孔出口から連続的に引き出されたガラスを、該ガラスのガラス転移温度Ｔｇよりも１５０℃低い温度（Ｔｇ−１５０℃）以上の環境下を通過させることによりガラス中心部と側面の温度を近づけた後、ガラス側面の温度が該ガラスのガラス転移温度Ｔｇよりも１５０℃低い温度以上かつガラス転移温度Ｔｇ以下であるときに割断しガラス成形体を得ることを特徴とするガラス成形体の製造方法。
［４］前記ガラスの引き出し速度の制御により、前記パイプ流出口からの熔融ガラスの流出量を制御する［３］に記載のガラス成形体の製造方法。
［５］加熱、軟化してプレス成形するためのプレス成形用ガラス素材の製造方法において、
［１］〜［４］のいずれかに記載の製造方法によりガラス成形体を作製し、作製したガラス成形体を機械加工してガラス素材とすることを特徴とするプレス成形用ガラス素材の製造方法。
［６］前記ガラス成形体が棒状ガラスまたは板状ガラスからなり、
前記機械加工は、棒状ガラスまたは板状ガラスの中心軸に対して垂直にガラス成形体を切断または割断する加工を含む［５］に記載のプレス成形用ガラス素材の製造方法。
［７］ガラス素材を加熱し、プレス成形型を用いてプレス成形する光学素子の製造方法において、
［５］または［６］に記載の製造方法によりプレス成形用ガラス素材を作製し、作製したプレス成形用ガラス素材を加熱してプレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法。
［８］［１］〜［４］のいずれかに記載の製造方法によりガラス成形体を作製し、作製したガラス成形体を加工して光学素子を作製する光学素子の製造方法。
Means for achieving the object is as follows .
[1 ] In a method for producing a glass molded body in which a molten glass in a molten glass tank is continuously introduced into a through-hole of a mold and continuously drawn out from an outlet of the through-hole to obtain a glass molded body.
The molten glass introduced into the through hole is solidified at the surface of the molten glass at the exit of the through hole, and the glass surface temperature at the exit of the through hole is 150 ° C. lower than the glass transition temperature Tg of the glass (Tg− 150 ° C.) to a glass transition temperature Tg or less ,
By controlling the drawing speed from the outlet of the through-hole of the glass whose surface is solidified, the amount of molten glass introduced into the through-hole is controlled ,
The glass drawn continuously from the outlet of the through hole is passed through an environment of 150 ° C. lower than the glass transition temperature Tg of the glass (Tg−150 ° C.) or more, thereby bringing the glass center portion and side surfaces closer to each other. and after the production of glass shaped material that the temperature of the glass side is characterized by cleaving to Rukoto obtain a glass molded body when it is below the glass transition temperature of 0.99 ° C. temperature lower or higher than the Tg and the glass transition temperature Tg of the glass Method.
[ 2 ] The molten glass is introduced into the through hole by pulling the molten glass from the molten glass tank into the through hole with at least the through hole inlet immersed in the molten glass in the molten glass tank. The manufacturing method of the glass forming body as described in [ 1 ] performed.
[ 3 ] A method for producing a glass molded body in which molten glass flowing out from a pipe outlet is continuously poured into a through-hole inlet of a mold having a through-hole and continuously drawn out from the outlet of the through-hole to obtain a glass molded body. In
The pipe outlet and the through hole inlet are hermetically connected,
The molten glass poured into the through-hole is solidified at least at the surface of the molten glass at the exit of the through-hole, and the glass surface temperature at the exit of the through-hole is 150 ° C. lower than the glass transition temperature Tg of the glass (Tg−150 ° C.) and glass transition temperature Tg or lower ,
Control the pull-out speed from the through-hole outlet of the glass with at least the surface solidified,
The glass drawn continuously from the outlet of the through hole is passed through an environment of 150 ° C. lower than the glass transition temperature Tg of the glass (Tg−150 ° C.) or more, thereby bringing the glass center portion and side surfaces closer to each other. and after the production of glass shaped material that the temperature of the glass side is characterized by cleaving to Rukoto obtain a glass molded body when it is below the glass transition temperature of 0.99 ° C. temperature lower or higher than the Tg and the glass transition temperature Tg of the glass Method.
[ 4 ] The method for producing a glass molded body according to [ 3 ], wherein the flow rate of the molten glass from the pipe outlet is controlled by controlling the drawing speed of the glass.
[ 5 ] In a method for producing a glass material for press molding for press molding by heating, softening,
A method for producing a glass material for press molding, wherein a glass molded body is produced by the production method according to any one of [1] to [ 4 ], and the produced glass molded body is machined into a glass material. .
[ 6 ] The glass molded body is made of rod-shaped glass or plate-shaped glass,
The said machining is the manufacturing method of the glass raw material for press molding as described in [ 5 ] including the process which cut | disconnects or cleaves a glass forming body perpendicularly | vertically with respect to the central axis of rod-shaped glass or plate-shaped glass.
[ 7 ] In the method of manufacturing an optical element in which a glass material is heated and press-molded using a press mold,
A method for producing an optical element, comprising producing a glass material for press molding by the production method according to [ 5 ] or [ 6 ], and heating and press-molding the produced glass material for press molding.
[ 8 ] A method for producing an optical element, wherein a glass molded body is produced by the production method according to any one of [1] to [ 4 ], and the produced glass molded body is processed to produce an optical element.
本発明によれば、光学的に均質なガラス成形体を安定して製造するガラス成形体の製造方法、前記製法を用いてプレス成形用ガラス素材を製造する方法、前記プレス成形用ガラス素材をプレス成形して光学素子を製造する方法、および前記ガラス成形体を加工して光学素子を製造する方法を提供することができる。 According to the present invention, a method for producing a glass molded body for stably producing an optically homogeneous glass molded body, a method for producing a glass material for press molding using the production method, and pressing the glass material for press molding. It is possible to provide a method for producing an optical element by molding and a method for producing an optical element by processing the glass molded body.
以下、本発明について更に詳細に説明する。
[ガラス成形体の製造方法]
本発明は、
熔融ガラス槽中の熔融ガラスを鋳型の貫通孔内へ導入し、該貫通孔内で熔融ガラスを冷却し、次いで冷却されたガラスを鋳型から取り出すことによりガラス成形体を得るガラス成形体の製造方法において、
熔融ガラス槽と鋳型とを連結して熔融ガラスの流路を形成し、該流路を通して貫通孔内への熔融ガラスの導入を行うことを特徴とするガラス成形体の製造方法（以下、「方法Ｉ」という）；
熔融ガラス槽中の熔融ガラスを鋳型の貫通孔内へ導入し、該貫通孔内で熔融ガラスを冷却し、次いで冷却されたガラスを鋳型から取り出すことによりガラス成形体を得るガラス成形体の製造方法において、
貫通孔内に導入されたガラスの移動速度を制御することにより、前記熔融ガラスの貫通孔内への導入量を制御することを特徴とするガラス成形体の製造方法（以下、「方法ＩＩ」という）
に関する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
[Method for producing glass molded body]
The present invention
A method for producing a glass molded body in which a molten glass in a molten glass tank is introduced into a through hole of a mold, the molten glass is cooled in the through hole, and then the cooled glass is taken out from the mold. In
A method for producing a glass molded body (hereinafter referred to as “method”), comprising connecting a molten glass tank and a mold to form a flow path of molten glass and introducing the molten glass into the through hole through the flow path. I ”);
A method for producing a glass molded body in which a molten glass in a molten glass tank is introduced into a through hole of a mold, the molten glass is cooled in the through hole, and then the cooled glass is taken out from the mold. In
By controlling the moving speed of the glass introduced into the through hole, the amount of the molten glass introduced into the through hole is controlled (hereinafter referred to as “Method II”). )
About.
方法Ｉでは、熔融ガラス槽と鋳型とを連結して熔融ガラスの流路を形成し、該流路を通して貫通孔内への熔融ガラスの導入を行う。先に説明したように、流出時の熔融ガラスの温度制御やパイプ内径の調整により、熔融ガラスの流出量をコントロールする方法では、特に流出時の粘度の低いガラスでは所望の流出量を実現することは困難である。一方、熔融ガラス槽中での粘度がきわめて低い熔融ガラスであっても、鋳型貫通孔内に流し込まれれば貫通孔内壁と接触することにより冷却され固化が進むため、貫通孔内での移動速度は容易に制御することができる。よって、熔融ガラス槽と鋳型とを連結して熔融ガラスの流路を形成し、該流路を通して貫通孔内への熔融ガラスの導入を行えば、貫通孔内に流し込まれたガラスの移動速度を制御することにより、熔融ガラス槽からの熔融ガラスの流出量を制御することができる。なお、熔融ガラス槽と鋳型との連結の詳細については、方法Ｂについて後述する通りである。 In Method I, a molten glass tank and a mold are connected to form a flow path of molten glass, and the molten glass is introduced into the through hole through the flow path. As explained earlier, the method of controlling the molten glass flow rate by adjusting the temperature of the molten glass at the time of flowing out and adjusting the pipe inner diameter should achieve the desired amount of flowing out, especially for glass with low viscosity at the time of flowing out. It is difficult. On the other hand, even if it is a molten glass having a very low viscosity in the molten glass tank, if it is poured into the mold through hole, it is cooled and solidified by contacting with the inner wall of the through hole. It can be controlled easily. Therefore, if the molten glass tank and the mold are connected to form a flow path for the molten glass and the molten glass is introduced into the through hole through the flow path, the moving speed of the glass poured into the through hole can be increased. By controlling, the outflow amount of the molten glass from the molten glass tank can be controlled. The details of the connection between the molten glass tank and the mold are as described later for Method B.
方法ＩＩでは、貫通孔内に導入されたガラスの移動速度を制御することにより、熔融ガラスの貫通孔内への導入量を制御する。前述のように、熔融ガラス槽中での粘度がきわめて低い熔融ガラスであっても、鋳型貫通孔内に流し込まれれば貫通孔内壁と接触することにより冷却され固化が進むため、貫通孔内での移動速度は容易に制御することができる。よって、貫通孔内に流し込まれたガラスの移動速度を制御することにより、流出粘度がきわめて低いガラスであっても所望の導入量を実現することができる。 In Method II, the amount of molten glass introduced into the through hole is controlled by controlling the moving speed of the glass introduced into the through hole. As described above, even if the molten glass has a very low viscosity in the molten glass tank, if it is poured into the mold through hole, it is cooled and solidified by contacting with the inner wall of the through hole. The moving speed can be easily controlled. Therefore, by controlling the moving speed of the glass poured into the through hole, a desired introduction amount can be realized even with a glass having a very low outflow viscosity.
方法ＩＩにおける貫通孔内への熔融ガラスの導入は、方法Ｉと同様に、熔融ガラス槽と鋳型とを連結して熔融ガラスの流路を形成し、該流路を通して行うことができる。
また、方法ＩＩにおける貫通孔内への熔融ガラスの導入は、少なくとも貫通孔の一方の開口を熔融ガラス槽中の熔融ガラス中に浸漬させた状態で、前記熔融ガラス槽から貫通孔内へ熔融ガラスを引き上げることによって行うこともできる。この点については、後述する。
In the method II, similarly to the method I, the molten glass can be introduced into the through hole by connecting the molten glass tank and the mold to form a flow path of the molten glass and through the flow path.
In addition, the introduction of the molten glass into the through-hole in the method II is performed in such a manner that at least one opening of the through-hole is immersed in the molten glass in the molten glass tank. It can also be done by pulling up. This point will be described later.
熔融ガラスからガラス成形体を製造する方法としては、熔解炉等を用いて熔融ガラスからガラス成形体を連続的に製造する方法（連続法）と、バッチ式の熔解槽を使用しガラス成形体を間欠的に製造する方法（間欠法）がある。方法Ｉ、方法ＩＩとも、連続法、間欠法のいずれにも適した方法である。 As a method of producing a glass molded body from molten glass, a method of continuously producing a glass molded body from molten glass using a melting furnace or the like (continuous method) and a glass molded body using a batch-type melting tank are used. There is a method of intermittent production (intermittent method). Both method I and method II are suitable for both continuous and intermittent methods.
連続法にかかる態様としては、
熔融ガラス槽中の熔融ガラスを鋳型の貫通孔内に連続的に導入し、貫通孔出口から連続的に引き出してガラス成形体を得るガラス成形体の製造方法において、
前記貫通孔内に導入された熔融ガラスを、貫通孔出口において前記熔融ガラスの少なくとも表面が固化している程度に冷却し、
少なくとも表面が固化したガラスの貫通孔出口からの引き出し速度を制御することにより、貫通孔内への熔融ガラスの導入量を制御することを特徴とするガラス成形体の製造方法（以下、「方法Ａ」という）
を挙げることができる。
方法Ａは、連続熔解槽を用いてガラス成形体を連続的に製造するために適した方法であり、貫通孔出口において熔融ガラスの少なくとも表面を固化させることにより、貫通孔出口からのガラスの引き出し速度を制御することができ、これにより密閉空間内（鋳型貫通孔内）でのガラスの移動速度を制御し、熔融ガラス槽から熔融ガラスを引き上げ、または引き出して貫通孔入口へ導入する熔融ガラス量を制御することができる。
As an aspect concerning the continuous method,
In the method for producing a glass molded body, the molten glass in the molten glass tank is continuously introduced into the through hole of the mold, and continuously drawn out from the outlet of the through hole to obtain a glass molded body.
The molten glass introduced into the through hole is cooled to the extent that at least the surface of the molten glass is solidified at the outlet of the through hole,
The method for producing a glass molded body (hereinafter referred to as “Method A”) is characterized in that the amount of molten glass introduced into the through hole is controlled by controlling the drawing speed from the through hole outlet of the glass having at least a solidified surface. ")
Can be mentioned.
Method A is a method suitable for continuously producing a glass molded body using a continuous melting tank, and at least the surface of the molten glass is solidified at the through-hole exit to draw out the glass from the through-hole exit. The speed of the glass can be controlled, thereby controlling the speed of glass movement in the sealed space (in the mold through hole), and the amount of molten glass to be drawn from the molten glass tank or drawn into the through hole inlet. Can be controlled.
方法Ａには、熔融ガラス槽から熔融ガラスを引き上げて貫通孔入口へ流し込む態様と、熔融ガラス槽から熔融ガラスを下方、好ましくは鉛直下方に引き出して貫通孔入口へ流し込む態様が包含される。前者の場合、貫通孔入口への熔融ガラスの流し込みは、少なくとも貫通孔入口を熔融ガラス槽中の熔融ガラス中に浸漬させた状態で、前記熔融ガラス槽から貫通孔内へ熔融ガラスを引き上げることによって行うことができる。その一例を図１に示す。この場合、貫通孔入口を熔融ガラス液面に浸漬した状態で、貫通孔内に負圧を発生させることによって熔融ガラス槽中の熔融ガラスを貫通孔内に吸引することにより、貫通孔内への熔融ガラスの導入を開始することができる。なお、この態様は、後述する方法Ｂのようにパイプと鋳型を密閉連結することを要さずに、熔融ガラスを大気に晒すことなく密閉空間で成形を行うことができるという利点がある。 Method A includes an aspect in which the molten glass is pulled up from the molten glass tank and poured into the through-hole inlet, and an aspect in which the molten glass is drawn downward from the molten glass tank, preferably vertically downward, and poured into the through-hole inlet. In the former case, the molten glass is poured into the through hole inlet by pulling the molten glass from the molten glass tank into the through hole with at least the through hole inlet immersed in the molten glass in the molten glass tank. It can be carried out. An example is shown in FIG. In this case, with the through hole inlet immersed in the molten glass liquid surface, a negative pressure is generated in the through hole to suck the molten glass in the molten glass tank into the through hole. Introduction of molten glass can be started. In addition, this aspect has an advantage that molding can be performed in a sealed space without exposing the molten glass to the atmosphere without requiring the pipe and the mold to be hermetically connected as in Method B described later.
また、熔融ガラス槽から熔融ガラスを引き出して貫通孔入口へ流し込む態様としては、
パイプ流出口から流出する熔融ガラスを、貫通孔を有する鋳型の貫通孔入口に連続的に流し込み、前記貫通孔の出口から連続的に引き出してガラス成形体を得るガラス成形体の製造方法において、
前記パイプ流出口と貫通孔入口は密閉連結されており、
前記貫通孔に流し込まれた熔融ガラスを、貫通孔出口において前記熔融ガラスの少なくとも表面が固化している程度に冷却し、
少なくとも表面が固化したガラスの貫通孔出口からの引き出し速度を制御することを特徴とするガラス成形体の製造方法（以下、「方法Ｂ」という）
を挙げることができる。
Moreover, as a mode in which the molten glass is drawn out from the molten glass tank and poured into the through-hole inlet,
In the method for producing a glass molded body, the molten glass flowing out from the pipe outlet is continuously poured into a through-hole inlet of a mold having a through-hole, and continuously drawn out from the outlet of the through-hole to obtain a glass molded body.
The pipe outlet and the through hole inlet are hermetically connected,
The molten glass poured into the through hole is cooled to the extent that at least the surface of the molten glass is solidified at the outlet of the through hole,
A method for producing a glass molded body (hereinafter, referred to as “method B”) characterized by controlling a drawing speed from the outlet of the through-hole of the glass having at least a solidified surface.
Can be mentioned.
方法Ｂは、熔融槽から熔融ガラスを下方、好ましくは鉛直下方に引き出し鋳型貫通孔に流し込み、ガラス成形体を連続的に製造するために適した方法である。方法Ｂでは、パイプ流出口と貫通孔入口を密閉連結した上で、熔融ガラスを鋳型貫通孔入口に連続的に流し込み、貫通孔に流し込まれた熔融ガラスを、貫通孔出口において熔融ガラスの少なくとも表面が固化している程度に冷却する。熔融ガラスを下方に引き出す場合、固化していない熔融ガラスは自重により流出するため貫通孔出口からの引き出し速度を制御することは難しいが、熔融ガラスの少なくとも表面を固化させることにより、貫通孔出口からのガラス引き出し時に、引き出し速度を制御することが可能となる。更に、熔融ガラスを下方に引き出し鋳型貫通孔に流し込む場合、密閉空間内で熔融ガラスの少なくとも表面を固化することにより、固化したガラスを密閉空間の栓として機能させることができる。これにより、固化したガラスの引き出し速度、即ち密閉空間の栓の移動速度を制御することによって、密閉空間内での熔融ガラスの移動速度を制御することができ、ひいてはパイプ流出口からの熔融ガラスの流出量を制御することができる。
なお、熔融ガラスを下方に引き出し、貫通孔が水平になるように配置した鋳型内に鋳込むこともできる。その場合、貫通孔が入口付近の屈曲部で直角に曲げられた鋳型を使用し、入口が上を向くようにし、パイプと鋳型の貫通孔入口を連結する。パイプ内を流下した熔融ガラスは、鋳型貫通孔内に入り、屈曲部で水平方向に移動方向が変わる。成形したガラスは、貫通孔出口より水平に引き出される。この方法では、屈曲部を通過するまでガラスが十分な流動性を維持するように鋳型貫通孔入口付近と屈曲部の温度をコントロールすることが好ましい。この方法によれば、引き出したガラス成形体をレア炉（横長のアニール炉）にそのまま導入し、連続的にアニールすることができる。
なお、熔融ガラス槽内の熔融ガラスを鉛直下方に引き出して、鉛直に配置した鋳型貫通孔に流し込み、成形したガラスを鋳型から鉛直下方に引き出す方法は、後述する液相粘度が１００ｄＰａ・ｓ未満のガラスの成形に好適である。一方、鋳型貫通孔を水平にして成形する上記の方法は、フツリン酸塩ガラスなど、高温のガラス表面からの揮発により著しい脈理が発生しやすいガラスの成形に好適である。
Method B is a method suitable for continuously producing a glass molded body by drawing molten glass from a melting tank downward, preferably vertically downward, and pouring it into a mold through hole. In the method B, after the pipe outlet and the through hole inlet are hermetically connected, the molten glass is continuously poured into the mold through hole inlet, and the molten glass poured into the through hole is at least the surface of the molten glass at the through hole outlet. Cool to the extent that is solidified. When pulling out the molten glass downward, it is difficult to control the drawing speed from the outlet of the through-hole because the molten glass that has not solidified flows out by its own weight, but by solidifying at least the surface of the molten glass, When the glass is pulled out, it becomes possible to control the drawing speed. Further, when the molten glass is drawn downward and poured into the mold through hole, at least the surface of the molten glass is solidified in the sealed space, so that the solidified glass can function as a plug for the sealed space. Thus, by controlling the drawing speed of the solidified glass, that is, the moving speed of the plug in the sealed space, the moving speed of the molten glass in the sealed space can be controlled, and consequently the molten glass from the pipe outlet is controlled. The amount of spillage can be controlled.
It is also possible to draw the molten glass downward and cast it into a mold arranged so that the through hole is horizontal. In this case, a mold in which the through hole is bent at a right angle at a bent portion near the inlet is used so that the inlet faces upward, and the pipe and the through hole inlet of the mold are connected. The molten glass that has flowed down the pipe enters the mold through hole, and the moving direction changes in the horizontal direction at the bent portion. The molded glass is drawn horizontally from the through-hole exit. In this method, it is preferable to control the temperature near the entrance of the mold through-hole and the bent portion so that the glass maintains sufficient fluidity until it passes through the bent portion. According to this method, the drawn glass molded body can be directly introduced into a rare furnace (horizontal annealing furnace) and continuously annealed.
In addition, the method of drawing the molten glass in the molten glass tank vertically downward, pouring it into the vertically arranged mold through-hole, and drawing the molded glass vertically downward from the mold, the liquidus viscosity described later is less than 100 dPa · s. Suitable for molding glass. On the other hand, the above-mentioned method of forming with the mold through-holes horizontal is suitable for forming glass, such as fluorophosphate glass, in which significant striae are likely to occur due to volatilization from a high-temperature glass surface.
熔融ガラスの冷却
本発明で使用する鋳型は、貫通孔を有し、前記貫通孔は、熔融ガラスを流し込む入口とガラスを取り出す出口を備えている。本発明では、熔融ガラスを貫通孔の入口に流し込む。そして、前記貫通孔に流し込まれた熔融ガラスを貫通孔内で冷却する。方法ＡおよびＢでは、前記貫通孔に流し込まれた熔融ガラスを、貫通孔出口において熔融ガラスの少なくとも表面が固化している程度に冷却する。冷却は、ガラスの側面、すなわち、ガラスが全体として移動する方向に対して垂直方向を向く面を前記貫通孔の内壁に接触させることにより、ガラスの熱を側面から奪うことによって行うことができる。特に、側面と貫通孔内壁との間に隙間が生じないように側面全周を貫通孔の内壁に接触させることにより、効率的にガラスを冷却することができる。
Cooling of Molten Glass The mold used in the present invention has a through hole, and the through hole has an inlet for pouring the molten glass and an outlet for taking out the glass. In the present invention, the molten glass is poured into the inlet of the through hole. And the molten glass poured into the said through-hole is cooled in a through-hole. In the methods A and B, the molten glass poured into the through hole is cooled to the extent that at least the surface of the molten glass is solidified at the through hole outlet. Cooling can be performed by removing the heat of the glass from the side surface by bringing the side surface of the glass, that is, the surface facing the direction perpendicular to the direction in which the glass moves as a whole, into contact with the inner wall of the through hole. In particular, the glass can be efficiently cooled by bringing the entire circumference of the side surface into contact with the inner wall of the through hole so that no gap is generated between the side surface and the inner wall of the through hole.
方法Ｂでは、パイプ流出口における熔融ガラスの温度を、熔融ガラスが結晶化しない温度に制御することが好ましい。これにより、ガラスの失透を防ぐことができる。具体的には、パイプ流出口における熔融ガラスの温度を、液相温度近傍以上の温度とすることが好ましい。より具体的には、パイプ流出口における熔融ガラスの表面温度を、（液相温度＋１０℃）〜（液相温度＋１００℃）の範囲とすることが好ましい。パイプ流出口における熔融ガラスの表面温度は、流出パイプ末端の温度と同じと見なすことができる。流出パイプ末端の温度は、熱電対で測定することができる。また、パイプ流出口における熔融ガラスの中心部の温度は、熔融ガラス内部に熱電対を差し込むことによって測定することができる。このように測定される熔融ガラスの表面温度と中心部の温度との温度差を、１２０℃以内にすることが好ましく、６０℃以内にすることがより好ましく、５０℃以内にすることが更に好ましい。以上のように温度制御を行うためには、熔融ガラスを流出するパイプを加熱することが好ましい。加熱方法としては、通電加熱、発熱体からの輻射熱による加熱、雰囲気温度を高めることによる加熱等を挙げることができる。 In Method B, it is preferable to control the temperature of the molten glass at the pipe outlet to a temperature at which the molten glass does not crystallize. Thereby, devitrification of glass can be prevented. Specifically, it is preferable to set the temperature of the molten glass at the pipe outlet to a temperature near the liquidus temperature. More specifically, the surface temperature of the molten glass at the pipe outlet is preferably in the range of (liquid phase temperature + 10 ° C.) to (liquid phase temperature + 100 ° C.). The surface temperature of the molten glass at the pipe outlet can be considered the same as the temperature at the end of the outlet pipe. The temperature at the end of the outflow pipe can be measured with a thermocouple. Moreover, the temperature of the center part of the molten glass in a pipe outlet can be measured by inserting a thermocouple in the inside of molten glass. The temperature difference between the surface temperature of the molten glass measured in this way and the temperature at the center is preferably within 120 ° C, more preferably within 60 ° C, and even more preferably within 50 ° C. . In order to control the temperature as described above, it is preferable to heat the pipe that flows out of the molten glass. Examples of the heating method include energization heating, heating by radiant heat from a heating element, heating by increasing the ambient temperature, and the like.
方法Ｂにおいて、パイプ流出口から流出した熔融ガラスは、パイプ流出口と密閉連結された貫通孔入口に流し込まれる。パイプ流出口と貫通孔入口を密閉連結することにより、熔融ガラスを鋳型へ流し込み引き出すまでの間、熔融ガラスを大気に晒すことなく密閉空間で成形を行うことができる。また、熔融ガラス槽中の熔融ガラス液面に貫通孔入口を浸漬させ引き上げを行う態様においても、熔融ガラスを鋳型へ流し込み引き出すまでの間、熔融ガラスを大気に晒すことなく密閉空間で成形を行うことが可能である。熔融ガラスが大気に晒されると、熔融ガラス中の成分の揮発、または大気中の水分、酸素等との化学反応によるガラスの変質が起こるおそれがあるが、上記のように密閉空間で成形を行えば、上記揮発や変質に起因する脈理発生を効果的に防止することができる。従って、これらの方法は、上記揮発が激しく、ガラスの変質が起こりやすいフツリン酸ガラスなどのフッ素含有ガラスの成形に特に有効である。 In Method B, the molten glass flowing out from the pipe outlet is poured into a through hole inlet that is hermetically connected to the pipe outlet. By sealingly connecting the pipe outlet and the through-hole inlet, molding can be performed in a sealed space without exposing the molten glass to the atmosphere until the molten glass is poured into the mold and pulled out. Also, in the embodiment in which the through-hole entrance is dipped into the molten glass liquid surface in the molten glass tank and pulled up, the molten glass is molded in a sealed space without being exposed to the atmosphere until it is poured into the mold and pulled out. It is possible. When molten glass is exposed to the atmosphere, the components in the molten glass may volatilize or the glass may be altered due to chemical reactions with moisture, oxygen, etc. in the atmosphere. For example, striae due to the volatilization and alteration can be effectively prevented. Therefore, these methods are particularly effective for the formation of fluorine-containing glass such as fluorophosphate glass, which is highly volatile and easily deteriorates.
方法Ｂでは、中を移動する熔融ガラスが失透しない温度域に通電加熱等により加熱したパイプと、流し込まれた熔融ガラスが失透温度域を速やかに通過するようガラスを急冷する鋳型を密閉連結するが、両者は、一方を高温、他方を低温に維持すべきであるため、パイプと鋳型の間に耐熱性の断熱材を入れて両者を密閉連結することが好ましい。 In Method B, a pipe heated by current heating or the like in a temperature range where the molten glass moving inside is not devitrified and a mold for rapidly cooling the glass so that the poured molten glass quickly passes through the devitrification temperature range are hermetically connected. However, since both should be maintained at a high temperature and the other at a low temperature, it is preferable that a heat-resistant heat insulating material is inserted between the pipe and the mold and the both are hermetically connected.
方法ＡおよびＢでは、次いで、貫通孔入口に流し込まれた熔融ガラスを、貫通孔出口において熔融ガラスの少なくとも表面が固化している程度に冷却する。これにより、先に説明したように、ガラス引出し速度を制御することができ、ひいては貫通孔内への熔融ガラスの導入量やパイプ流出口からの熔融ガラスの流出量を制御することができる。特に、前述のように、熔融ガラスを鉛直下方に引き出す場合には、固化したガラスを密閉空間の栓として機能させることができ、これによりガラス引き出し速度および熔融ガラス流出量の制御が可能となる。また、上記のように熔融ガラスの流出を制御することができるので、パイプ内周面に沿って流れるガラスと中心に沿って流れるガラスが混じり合うことにより生じる脈理を低減ないしは防止することができる。従って、上記方法は、低粘性ガラスの脈理対策に特に有効である。 In the methods A and B, the molten glass poured into the through hole inlet is then cooled to the extent that at least the surface of the molten glass is solidified at the through hole outlet. Thereby, as explained above, the glass drawing speed can be controlled, and the amount of molten glass introduced into the through hole and the amount of molten glass flowing out from the pipe outlet can be controlled. In particular, as described above, when the molten glass is drawn vertically downward, the solidified glass can be made to function as a plug of the sealed space, thereby enabling control of the glass drawing speed and the amount of molten glass flowing out. Moreover, since the outflow of the molten glass can be controlled as described above, striae caused by mixing of the glass flowing along the pipe inner peripheral surface and the glass flowing along the center can be reduced or prevented. . Therefore, the above method is particularly effective for countermeasures against striae of low viscosity glass.
連続法にかかる態様において、鋳型（貫通孔内壁）の温度は、ガラスが融着しない等の点を考慮して決定することが好ましい。鋳型には、温度制御のために、必要に応じて冷却器を設けてもよい。貫通孔出口でのガラス成形体表面の温度が高すぎる場合には、鋳型を空冷したり、水冷板を設ける等して冷却することが好ましい。 In the embodiment according to the continuous method, the temperature of the mold (through hole inner wall) is preferably determined in consideration of the point that the glass is not fused. The mold may be provided with a cooler as needed for temperature control. When the temperature of the surface of the glass molded body at the through-hole exit is too high, it is preferable to cool the mold by air cooling or by providing a water cooling plate.
具体的には、連続法では、貫通孔出口におけるガラス表面温度は、ガラス転移温度（Ｔｇ）より１５０℃低い温度（Ｔｇ−１５０℃）以上かつガラス転移温度以下であることが好ましく、ガラスが割れない範囲で低い温度にすることが望ましい。一方、後述の間欠法では、鋳型の温度をガラス転移温度（Ｔｇ）以上に設定することが好ましい。 Specifically, in the continuous method, the glass surface temperature at the exit of the through hole is preferably 150 ° C. lower than the glass transition temperature (Tg) (Tg−150 ° C.) or higher and lower than the glass transition temperature, and the glass is cracked. It is desirable to set the temperature to a low temperature within the range. On the other hand, in the intermittent method described later, it is preferable to set the temperature of the mold to a glass transition temperature (Tg) or higher.
連続法では、貫通孔入口の温度は、例えば、成形するガラスのガラス転移温度よりも５０〜１５０℃低い温度とすることができる。また、後述するように成形炉を使用して貫通孔出口から排出されたガラスが晒される雰囲気の温度制御を行う場合は、成形炉出口付近において、ガラス転移温度付近の温度とすることが好ましい。なお、貫通孔内壁の温度は、鋳型に穴を開けて熱電対を貫通孔内壁に近いところまで挿入して測定することができる。なお、本発明では、鋳型内壁全体の温度を均一に制御することもでき、鋳型内壁を複数の領域に分け各領域について温度制御を行うこともできる。 In the continuous method, the temperature of the through-hole inlet can be, for example, 50 to 150 ° C. lower than the glass transition temperature of the glass to be formed. Moreover, when performing temperature control of the atmosphere where the glass discharged | emitted from the through-hole exit is exposed using a shaping | molding furnace so that it may mention later, it is preferable to set it as the temperature vicinity of a glass transition temperature in the vicinity of a shaping | molding furnace exit. The temperature of the inner wall of the through hole can be measured by making a hole in the mold and inserting a thermocouple as close as possible to the inner wall of the through hole. In the present invention, the temperature of the entire mold inner wall can be controlled uniformly, and the mold inner wall can be divided into a plurality of areas, and the temperature can be controlled for each area.
失透発生を防止するためには、ガラス側面を貫通孔内壁に接触させて熱を奪うことにより、ガラスの冷却を促進する必要がある。しかし、鋳型から取り出したガラスの内部と表面との温度差が過度に大きいと、内部応力によってガラスが破壊または破損することがある。連続法において、そのような破壊または破損を防止するためには、鋳型内でガラスを冷却した後、ガラス中心部と側面の温度を近づける操作を行うことが好ましい。前記操作は、冷却したガラスを、ガラスの転移温度よりも１５０℃低い温度（Ｔｇ−１５０℃）以上、好ましくはガラスの軟化点より低い温度、より好ましくはガラス転移温度（Ｔｇ）付近の環境下を通過させることにより行うことができる。これにより、鋳型内壁との接触により急激に冷却されたガラスが内部応力によって破壊または破損することを防ぐことができる。 In order to prevent the occurrence of devitrification, it is necessary to promote the cooling of the glass by bringing the side surface of the glass into contact with the inner wall of the through hole and taking heat away. However, if the temperature difference between the inside and the surface of the glass taken out from the mold is excessively large, the glass may be broken or broken by internal stress. In the continuous method, in order to prevent such destruction or breakage, it is preferable to perform an operation of bringing the glass center portion and side surfaces closer to each other after the glass is cooled in the mold. In the operation, the cooled glass is at a temperature 150 ° C. lower than the glass transition temperature (Tg−150 ° C.) or more, preferably lower than the softening point of the glass, more preferably in an environment near the glass transition temperature (Tg). This can be done by passing through. Thereby, it is possible to prevent the glass rapidly cooled by contact with the inner wall of the mold from being broken or broken by internal stress.
前記（Ｔｇ−１５０℃）以上の環境は、貫通孔出口から排出されたガラスが晒される雰囲気であることができる。このように、貫通孔出口から排出されたガラスを、（Ｔｇ−１５０℃）以上の雰囲気中を通過させて、ガラスの中心部と側面の温度を近づける場合、貫通孔出口から排出されたガラスを即、前記雰囲気中に入れることが好ましい。 The environment above (Tg−150 ° C.) can be an atmosphere to which the glass discharged from the through hole outlet is exposed. In this way, when the glass discharged from the through-hole outlet is passed through an atmosphere of (Tg−150 ° C.) or higher to bring the temperature of the central portion and the side of the glass closer, the glass discharged from the through-hole outlet is It is preferable to immediately put in the atmosphere.
または、貫通孔内を入口側と出口側の２つの領域に大別し、入口側の領域でガラス側面を貫通孔内壁に接触させてガラスの熱を側面から奪う操作を行うとともに、出口側の領域の貫通孔内壁温度を、ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも１５０℃低い温度（Ｔｇ−１５０℃）以上に制御することもできる。ここで、入口側の領域と出口側の領域を断熱して両領域における温度の制御を容易にするようにしてもよい。 Alternatively, the inside of the through hole is roughly divided into two regions, the inlet side and the outlet side, and the glass side is brought into contact with the inner wall of the through hole in the region on the inlet side and the operation of taking the heat of the glass from the side is performed. The inner wall temperature of the through hole in the region can be controlled to a temperature (Tg−150 ° C.) or higher that is 150 ° C. lower than the glass transition temperature (Tg). Here, the region on the inlet side and the region on the outlet side may be insulated to facilitate the temperature control in both regions.
前記環境下の温度を低くしすぎると、ガラスの中心部と側面の温度を近づける操作を成形炉内で行う場合は、炉を長大にしなければならなくなる。また、鋳型内でガラスの中心部と側面の温度を近づける操作を行う場合は、鋳型を長大にしなければならなくなる。その結果、大きなスペースが必要になったり、貫通孔出口からのガラスの取り出し速度を制御することが難しくなる。
また、ガラス成形体を割断する場合は、ガラスの温度が低くなりすぎると、ガラスのヤング率が増加するので割断しにくくなる。連続法において、熔融ガラスからガラス成形体になるまでガラスは連続体であり、大きな力でガラス成形体を割断するとその衝撃が鋳型中の熔融ガラスにまで及び、ガラスの流れを乱すなど、高品質なガラス成形体を得る上で不具合を生じるおそれがある。ワイヤーソーや砥石などによる切断も可能ではあるが、ガラスを室温付近まで冷却しなければならず、このような冷却には、長さ数十ｍにも及ぶ徐冷のためのスペースが必要となるため好ましくない。ガラス成形体の割断を良好に行うためには、ガラスの温度は転移温度付近以下であることが好ましく、転移温度よりも１５０℃低い温度以上かつ転移温度以下であることがより好ましく、転移温度よりも１００℃低い温度以上かつ転移温度以下であることが更に好ましく、転移温度よりも５０℃低い温度以上かつ転移温度以下で行うことがより一層好ましく、転移温度付近で行うことが特に好ましい。以上の点を考慮し、前述のガラスの中心部と側面の温度を近づける操作は、（Ｔｇ−１５０℃）以上の環境下で行うことが好ましい。ガラスの中心部と側面の温度を近づける操作を行った後にガラス成形体の割断あるいは切断を行うことで、ガラス成形体を所望の位置で破損させることなく分離することができる。
If the temperature in the environment is too low, the furnace must be lengthened when an operation for bringing the temperature at the center and side of the glass closer is performed in the molding furnace. In addition, when performing an operation for bringing the temperature of the central portion and the side surface of the glass closer in the mold, the mold must be made long. As a result, a large space is required, and it becomes difficult to control the glass extraction speed from the through hole outlet.
Moreover, when cleaving a glass molded object, since the Young's modulus of glass will increase when the temperature of glass becomes low too much, it will become difficult to cleave. In continuous process, glass is a continuous body from molten glass to glass molded body, and if the glass molded body is cleaved with a large force, the impact reaches the molten glass in the mold and disturbs the flow of glass. There is a possibility of causing a problem in obtaining a simple glass molded body. Although cutting with a wire saw or a grindstone is possible, the glass must be cooled to near room temperature, and such cooling requires a space for slow cooling as long as several tens of meters. Therefore, it is not preferable. In order to perform the cleaving of the glass molded article satisfactorily, the glass temperature is preferably not higher than the transition temperature, more preferably 150 ° C. lower than the transition temperature and lower than the transition temperature, more preferably lower than the transition temperature. Further, it is more preferable that the temperature be 100 ° C. or lower and the transition temperature or lower, more preferably 50 ° C. or lower and the transition temperature or lower than the transition temperature, and particularly preferably near the transition temperature. In consideration of the above points, it is preferable to perform the above-described operation of bringing the temperature of the central portion and side surfaces of the glass closer to each other in an environment of (Tg−150 ° C.) or higher. The glass molded body can be separated without breaking at a desired position by cleaving or cutting the glass molded body after the operation of bringing the temperature of the central portion and the side surface of the glass closer.
ガラスの中心部と側面の温度を近づける操作を行うための温度の上限は、ガラス側面の急冷によって形作られたガラスの外径形状（取り出し方向に垂直な断面形状）が変形しない温度にすればよく、好ましくはガラスの軟化温度以下、より好ましくは軟化温度未満にすればよい。
上記操作を雰囲気中で行う場合は、成形炉と呼ばれる炉を貫通孔出口に連接し、貫通孔の出口から連続して取り出されるガラスがそのまま炉内へと進み、中心部と側面の温度が近づいた状態になったときに炉外へと出るようにすればよい。また、炉内を通過する時間は、ガラス成形体の内部応力を爆発的な破壊が起きない程度、または僅かな熱的衝撃や機械的衝撃により破損しない程度にまで低減可能な時間とすればよい。そのためには、ガラスの取り出し速度と炉内通過時間を考慮して、ガラスの取り出し方向に沿う成形炉の長さを適宜、実験等により決めればよい。炉内の雰囲気温度制御は、例えば炉内に配置したヒーターに流す電流値または電流を流す時間をコントロールすることにより行うことができる。
The upper limit of the temperature for performing the operation of bringing the temperature at the center and side of the glass close to the glass may be set to a temperature at which the outer diameter shape (cross-sectional shape perpendicular to the take-out direction) of the glass formed by rapid cooling of the glass side surface is not deformed. It is preferable that the temperature be lower than the softening temperature of the glass, more preferably lower than the softening temperature.
When the above operation is performed in an atmosphere, a furnace called a molding furnace is connected to the outlet of the through hole, and the glass continuously taken out from the outlet of the through hole advances into the furnace as it is, and the temperature of the center and the side approaches. You should just go out of the furnace when it reaches the state. In addition, the time for passing through the furnace may be a time that can reduce the internal stress of the glass molded body to such an extent that no explosive destruction occurs or to the extent that it does not break due to slight thermal shock or mechanical shock. . For this purpose, the length of the forming furnace along the glass take-out direction may be determined appropriately by experiments or the like in consideration of the glass take-out speed and the passage time in the furnace. The atmospheric temperature control in the furnace can be performed, for example, by controlling the current value flowing through the heater arranged in the furnace or the time during which the current flows.
前記ガラスの中心部と側面の温度を近づける操作を行うことにより、ガラス中心部と側面の温度差を、例えば０〜１５０℃、好ましくは０〜１００℃、より好ましくは０〜５０℃とすることができる。なお、前記ガラスの中心部と側面の温度を近づける操作は、ガラスを室温付近まで徐冷する操作であるアニールとは異なり、ガラスの温度が室温よりもかなり高温の状態で終了するものである。 The temperature difference between the glass center part and the side surface is, for example, 0 to 150 ° C., preferably 0 to 100 ° C., more preferably 0 to 50 ° C. Can do. Note that the operation of bringing the temperature of the central portion and the side surface of the glass closer to each other is different from annealing, which is an operation of gradually cooling the glass to near room temperature, and ends when the temperature of the glass is considerably higher than room temperature.
ガラスの引き出し
前記方法では、少なくとも表面が固化したガラスの貫通孔出口からの引き出し速度を制御する。これにより、鋳型内での熔融ガラスの移動速度を制御することができ、ひいては貫通孔内への熔融ガラスの導入量やパイプ流出口からの熔融ガラスの流出量を制御することが可能となる。引き出し速度の制御は、貫通孔出口から排出されたガラスの側面を保持して、ガラスの引き出し速度を制御する方法等により行うことができる。
Withdrawing glass In the above method, the drawing speed from the outlet of the through-hole of the glass whose surface is solidified is controlled. Thereby, the moving speed of the molten glass in the mold can be controlled, and as a result, the amount of molten glass introduced into the through hole and the amount of molten glass flowing out from the pipe outlet can be controlled. The drawing speed can be controlled by a method of controlling the glass drawing speed by holding the side surface of the glass discharged from the through hole outlet.
図２に、貫通孔出口から排出されたガラスの側面を保持して、ガラスの引き出し速度を制御する方法の一例を示す。この態様では、貫通孔出口から排出されるガラスの、貫通孔内で冷却され固化した表面（側面）を保持して、ガラス成形体の出口から引き出される速度を制御する。鋳型内で、貫通孔出口において少なくとも表面が固化している程度にガラスを冷却することにより、表面を保持して引き出し速度を制御することが可能となる。例えば、複数のローラ３でガラス成形体の側面を挟持して、ローラ３とガラス成形体側面６とが滑らないようにした状態で、ローラ３の回転速度を制御してガラス成形体の下方への移動速度を制御する。上記複数のローラ３をガラス成形体の移動経路に沿って複数組配置し、ガラス成形体に働く重力を複数組のローラで分散して支持することが望ましい。このようにすることで、ローラ間をガラス成形体が滑って取り出し速度の制御が不能になることを、より確実に防止することができる。上記ローラは上記成形炉７内に配置することが望ましい。成形炉７内を通過したガラス成形体は歪みが低減されており、かつ、ローラ３よりも下方のガラス成形体は、ローラ３による保持によって吊り下げ状態になっている。よって、ローラ３よりも下方のガラス支持体を、上部のガラスから分離しても、ガラスの取り出し速度の制御に悪影響を及ぼすことはない。また、成形炉７を出たガラス成形体は歪みが低減されているので、ガラス成形体の分離によってガラスを破損することもない。更に、アニールを行ったガラス成形体を、上記保持位置を通過した後の位置において切断または割断すれば、熔融ガラスの鋳型への流し込みを中断しなくてもよいので好都合である。このようにすれば、保持すべきガラス成形体の重量が過大にならずに済むため、ガラスの取り出し速度制御の面から有利であり、しかも、ガラス成形体を成形しながら切り離したガラス成形体を次の工程へ送ることができ、ガラス成形体の生産性を高めることもできる。また、方法Ｂの他の態様において、上記方法に準じて、貫通孔出口から排出されたガラスの側面を保持して、ガラスの引き出し速度を制御することができる。 FIG. 2 shows an example of a method for controlling the glass drawing speed by holding the side surface of the glass discharged from the through-hole outlet. In this embodiment, the glass discharged from the through-hole outlet is held in the through-hole cooled and solidified surface (side surface), and the speed drawn from the outlet of the glass molded body is controlled. By cooling the glass so that at least the surface is solidified at the exit of the through hole in the mold, the surface can be held and the drawing speed can be controlled. For example, in a state where the side surface of the glass molded body is sandwiched between the plurality of rollers 3 so that the roller 3 and the glass molded body side surface 6 do not slip, the rotational speed of the roller 3 is controlled to the lower side of the glass molded body. Control the moving speed of the. It is desirable that a plurality of sets of the plurality of rollers 3 are arranged along the movement path of the glass molded body, and the gravity acting on the glass molded body is dispersed and supported by the plurality of sets of rollers. By doing in this way, it can prevent more reliably that the glass forming body slips between rollers and control of taking-out speed becomes impossible. The roller is preferably disposed in the molding furnace 7. The distortion of the glass molded body that has passed through the molding furnace 7 is reduced, and the glass molded body below the roller 3 is suspended by being held by the roller 3. Therefore, even if the glass support below the roller 3 is separated from the upper glass, it does not adversely affect the control of the glass extraction speed. Further, since the distortion of the glass molded body exiting the molding furnace 7 is reduced, the glass is not damaged by the separation of the glass molded body. Furthermore, if the annealed glass molded body is cut or cleaved at a position after passing through the holding position, it is advantageous because the pouring of the molten glass into the mold does not have to be interrupted. In this way, since the weight of the glass molded body to be held does not have to be excessive, it is advantageous in terms of controlling the glass take-out speed. It can be sent to the next step, and the productivity of the glass molded body can be increased. Moreover, in another aspect of the method B, the glass drawing speed can be controlled by holding the side surface of the glass discharged from the through hole outlet in accordance with the above method.
図３に、貫通孔出口から排出されたガラスの先端部を支持して、ガラスの引き出し速度を制御する方法の一例を示す。図３に示す態様では、貫通孔出口から排出されたガラスの先端部を支持する支持機構の降下速度を調整することにより、ガラス引出し速度を制御することができる。
図２に示すようなガラス側面を保持してガラス引出し速度を制御する方法は、連続的にガラスの引き出しを行うことができるという利点がある。他方、この方法では、ガラスを挟持する力を大きくし過ぎるとガラスが破損するため、所定の力以上の力を加えることができない。そのため、ガラス成形体の重量が大きくなるとガラス成形体がローラ間を滑って、速度制御が困難となる場合がある。図３に示すようなガラス先端部を支持することによりガラス引出し速度を制御する方法は、側面を保持する方法と異なり、摩擦力によってガラス成形体を保持するものではないため、大重量のガラス成形体の成形に好適である。
FIG. 3 shows an example of a method for controlling the glass drawing speed by supporting the tip of the glass discharged from the through hole outlet. In the embodiment shown in FIG. 3, the glass drawing speed can be controlled by adjusting the descending speed of the support mechanism that supports the tip of the glass discharged from the through hole outlet.
The method of controlling the glass drawing speed while holding the glass side face as shown in FIG. 2 has an advantage that the glass can be drawn continuously. On the other hand, in this method, if the force for sandwiching the glass is excessively increased, the glass is damaged, and thus a force exceeding a predetermined force cannot be applied. Therefore, when the weight of the glass molded body increases, the glass molded body slides between the rollers, and speed control may be difficult. Unlike the method of holding the side surface, the method of controlling the glass drawing speed by supporting the glass tip as shown in FIG. 3 does not hold the glass molded body by frictional force. Suitable for body molding.
熔融ガラス流出パイプ、鋳型
次に、本発明において使用可能な熔融ガラス流出パイプについて説明する。
熔融ガラスは、例えば白金合金製の容器内で加熱、蓄積されており、その容器に接続されたパイプを通って流出口へと導かれる。パイプは、白金または白金合金製であることが好ましい。
先に説明したように、従来は、所望のガラス成形体の外径やガラスの種類に応じてパイプ内径を変えて熔融ガラスの流出量を制御していた。それに対し、本発明（好ましくは方法Ｂ）によれば、ガラス成形体の外径やガラスの種類を変えても、パイプ内径を変えることなく、パイプ流出口からの熔融ガラスの流出量を制御することができる。パイプ内径と貫通孔入口の内径を同一にすれば、熔融ガラスの流れを乱すことがないため、脈理が防止ないしは低減されたガラス成形体を得ることができる。この場合、所望の外径のガラス成形体を得るためには、貫通孔入口の内径をパイプ内径に合わせるとともに、貫通孔入口から出口側に向かった適当な位置で、所望外径のガラス成形体が得られるよう、貫通孔内径を設定すればよい。以上は円柱状のガラス成形体（丸棒状ガラス）を成形する場合の説明である。角棒状ガラスや板状ガラス等の成形でも、パイプ内径と貫通孔入口の内径を同一にした上で、貫通孔のガラスの移動方向に垂直な断面形状がガラスの移動方向に沿って円形から徐々にガラス成形体の断面形状（ガラスの移動方向に垂直な断面形状）になるように貫通孔を形成すればよい。
Molten Glass Outflow Pipe, Mold Next , the molten glass outflow pipe usable in the present invention will be described.
The molten glass is heated and accumulated in, for example, a platinum alloy container, and is led to an outlet through a pipe connected to the container. The pipe is preferably made of platinum or a platinum alloy.
As described above, conventionally, the outflow amount of the molten glass is controlled by changing the pipe inner diameter in accordance with the outer diameter of the desired glass molded body or the kind of glass. On the other hand, according to the present invention (preferably method B), the amount of molten glass flowing out from the pipe outlet is controlled without changing the pipe inner diameter even if the outer diameter of the glass molded body or the type of glass is changed. be able to. If the inner diameter of the pipe and the inner diameter of the through-hole inlet are made the same, the flow of the molten glass is not disturbed, so that a glass molded body in which striae is prevented or reduced can be obtained. In this case, in order to obtain a glass molded body having a desired outer diameter, the inner diameter of the through hole inlet is adjusted to the inner diameter of the pipe, and the glass molded body having the desired outer diameter is disposed at an appropriate position from the through hole inlet to the outlet side. So that the inner diameter of the through hole is set. The above is description in the case of shape | molding a columnar glass molded object (round bar-shaped glass). Even in the formation of rectangular glass or sheet glass, etc., the pipe inner diameter and the inner diameter of the through-hole inlet are made the same, and the cross-sectional shape perpendicular to the glass movement direction of the through-hole gradually increases from a circle along the glass movement direction. The through hole may be formed so as to have a cross-sectional shape of the glass molded body (a cross-sectional shape perpendicular to the moving direction of the glass).
次に、本発明において使用される鋳型について説明する。
ガラスの融着、広がり、曲がり等を防止するという観点から、鋳型において、貫通孔の長さに対する内径の比（内径／長さ）を、１／５０〜３倍の範囲にすることが好ましい。より好ましくは１／２０〜２倍の範囲である。また貫通孔内径は、得ようとするガラス成形体の外径を考慮して決定すべきであり、例えば、３〜１５０ｍｍ、好ましくは１０〜１００ｎｍとすることができる。但し、この寸法に限定する意図ではない。
Next, the mold used in the present invention will be described.
From the viewpoint of preventing glass fusion, spreading, bending, etc., the ratio of the inner diameter to the length of the through hole (inner diameter / length) in the mold is preferably in the range of 1/50 to 3 times. More preferably, it is a range of 1/20 to 2 times. The inner diameter of the through hole should be determined in consideration of the outer diameter of the glass molded body to be obtained, and can be, for example, 3 to 150 mm, preferably 10 to 100 nm. However, it is not intended to limit to this dimension.
鋳型内でのガラスの動きを妨げないようにするには、鋳型のガラスが通過する任意の部分のガラス移動方向に垂直な断面形状を、ガラス成形体の移動方向に垂直な断面形状と等しくすることが望ましい。鋳型の温度分布を制御しない場合は、成形中の鋳型の入口側の温度は出口側の温度よりも高くなるため、室温において貫通孔の内径を一定に形成すると、鋳型の熱膨張のため、成形時にはガラスの移動方向に沿った貫通孔の内径が一定にならなくなる。本発明では、入口から出口に行くにつれて、貫通孔内径を大きくし、成形時にガラスの移動方向に沿って前記内径が一定になるように、または出口に向けて僅かに拡大するように、熱膨張を考慮して貫通孔をテーパー状とし、テーパーの傾きを決めることが好ましい。特に、流出時の粘性が低いガラスを成形する場合やガラスの濡れ性が高い材質からなる鋳型を使用する場合、ガラスが鋳型に焼き付かないようにするため、テーパーの傾きを大きくすることが望ましい。 In order not to obstruct the movement of the glass in the mold, the cross-sectional shape perpendicular to the glass movement direction of any portion through which the glass of the mold passes is made equal to the cross-sectional shape perpendicular to the movement direction of the glass molding. It is desirable. If the temperature distribution of the mold is not controlled, the temperature on the inlet side of the mold during molding will be higher than the temperature on the outlet side. Sometimes the inner diameter of the through hole along the moving direction of the glass does not become constant. In the present invention, the inner diameter of the through hole is increased from the inlet to the outlet, and the thermal expansion is performed so that the inner diameter becomes constant along the moving direction of the glass at the time of molding or slightly increases toward the outlet. In consideration of the above, it is preferable that the through hole is tapered and the inclination of the taper is determined. In particular, when molding glass with low viscosity at the time of outflow or when using a mold made of a material with high glass wettability, it is desirable to increase the inclination of the taper in order to prevent the glass from sticking to the mold. .
本発明において用いられる鋳型の材質としては、カーボン、鋳物、ニッケルなどの耐熱性金属が好ましい。本発明において、熔融ガラスからガラス成形体を作製する工程は、鋳型の劣化を防止するという観点から、不活性雰囲気中で行うことが好ましい。 The material of the mold used in the present invention is preferably a heat-resistant metal such as carbon, casting or nickel. In this invention, it is preferable to perform the process of producing a glass forming body from molten glass in an inert atmosphere from a viewpoint of preventing deterioration of a casting_mold | template.
本発明で使用する鋳型において、貫通孔の中心軸は直線状であることが好ましい。これにより、貫通孔内での熔融ガラスの流れがスムーズになり、流れが乱れにくくなるので、結果として光学的に均質なガラス成形体をより安定して作製することができる。また、直線状の中心軸を有する貫通孔に熔融ガラスを流し込むことにより、真っ直ぐなガラス成形体を得ることができる。真っ直ぐなガラス成形体は、ガラス成形体を加工してプレス成形用ガラス素材を作製したり、光学素子を作製する上で都合がよい。このように直線状の中心軸を有し、中心軸に対して垂直な断面の形状、寸法が任意の位置において等しいガラス成形体を得るためには、直線状の中心軸を有する貫通孔を備えた鋳型を使用するとともに、鋳型から排出されたガラスを均一に冷却することが望ましい。均一な冷却を行うことにより、ガラスの収縮を均等にし、ガラス成形体の直進性を維持することができる。また、前述の温度差低減操作を行うことにより、ガラス成形体の直進性を向上することができるという利点もある。更に、本発明では、脈理低減のためには、熔融ガラス流出パイプも直線状の中心軸を有することが好ましく、また、パイプの中心軸と鋳型貫通孔の中心軸が鉛直かつ延長線上に位置するように、パイプと鋳型を配置することが好ましい。貫通孔を水平にして成形を行う方法では、貫通孔入口の中心とパイプ中心軸を一致させることが好ましい。 In the mold used in the present invention, the central axis of the through hole is preferably linear. Thereby, since the flow of the molten glass in the through hole becomes smooth and the flow becomes difficult to be disturbed, an optically homogeneous glass molded body can be produced more stably as a result. Moreover, a straight glass molded body can be obtained by pouring molten glass into a through hole having a linear center axis. A straight glass molded body is convenient for processing a glass molded body to produce a glass material for press molding or for producing an optical element. In order to obtain a glass molded body having a straight central axis and having the same cross-sectional shape and dimensions perpendicular to the central axis at an arbitrary position, a through-hole having a linear central axis is provided. In addition, it is desirable to uniformly cool the glass discharged from the mold. By performing uniform cooling, the shrinkage of the glass can be made uniform and the straightness of the glass molded body can be maintained. Moreover, there is also an advantage that the straightness of the glass molded body can be improved by performing the above-described temperature difference reducing operation. Further, in the present invention, in order to reduce striae, it is preferable that the molten glass outflow pipe also has a straight central axis, and the central axis of the pipe and the central axis of the mold through hole are positioned vertically and on the extension line. Thus, it is preferable to arrange the pipe and the mold. In the method of forming with the through-holes horizontal, it is preferable that the center of the through-hole inlet coincides with the center axis of the pipe.
本発明では、所望のガラス成形体の形状に応じた形状の貫通孔を有する鋳型を用いることが好ましい。例えば断面形状が円形の貫通孔を有する鋳型を使用することにより、円柱状の棒状ガラスを成形することができる。また、断面形状が長方形の貫通孔を有する鋳型を使用することにより、板状ガラスを成形することができる。なお、本発明において、「棒状ガラス」とは、円、楕円、正方形、短辺長に対する長辺長の比（長辺長／短辺長）が２以下の長方形、多角形等の断面形状を有するガラス成形体をいう。また、「板状ガラス」とは、厚みに対する幅の比（幅／厚み）が２を超えるガラス板をいう。 In this invention, it is preferable to use the casting_mold | template which has a through-hole of the shape according to the shape of the desired glass molded object. For example, a cylindrical rod-shaped glass can be formed by using a mold having a through-hole having a circular cross-sectional shape. Moreover, plate glass can be shape | molded by using the casting_mold | template which has a through-hole whose cross-sectional shape is a rectangle. In the present invention, “rod glass” refers to a circle, an ellipse, a square, a cross-sectional shape such as a rectangle or a polygon having a ratio of the long side to the short side (long side / short side) of 2 or less. It refers to a glass molded body having. The “plate glass” refers to a glass plate having a ratio of width to thickness (width / thickness) exceeding 2.
パイプから流出した熔融ガラスが大気に晒される方法では、鋳型内径が細くなるとガラスの型に対する濡れ角が小さくなるため事実上成形不能となる。そのため、この方法では、例えば小型レンズ製造用の小径丸棒ガラスを成形することはきわめて困難である。それに対し、方法Ｂでは、前述のように、固化したガラスが密閉空間の栓としての機能を果たすため、圧力の降下で濡れの問題が改善されるため、小径丸棒ガラスを成形することも可能である。また、方法ＡおよびＢにおいても、熔融ガラス槽から熔融ガラスを引き上げれば、熔融ガラスの自重の影響を受けずに成形を行うことができるため、小径丸棒ガラスを成形することが可能になる。こうして、本発明によれば、例えば外径３〜１０ｍｍの小径の棒状ガラスを製造することができる。
なお、棒状ガラスの外径とは、棒状ガラスの中心軸に対し垂直な断面において、ガラスの厚みが最も薄い部分の長さを意味する。例えば、円柱状ガラスでは円柱の中心軸に対して垂直な断面は円になるので、外径は前記円の直径であり、楕円柱ガラスでは中心軸に対して垂直な断面は楕円になるので、外径は前記楕円の短径であり、正四角柱状ガラスでは中心軸に対して垂直な断面は正方形になるので、外径は前記正方形の一辺の長さになる。中心軸に対して垂直な断面が長方形の四角柱状ガラスは、外径が前記長方形の短辺の長さに相当する。
In the method in which the molten glass flowing out from the pipe is exposed to the atmosphere, if the inner diameter of the mold is reduced, the wetting angle with respect to the glass mold is reduced, so that it is practically impossible to mold. Therefore, with this method, it is very difficult to form a small-diameter round bar glass for small lens production, for example. On the other hand, in the method B, as described above, since the solidified glass functions as a plug for the sealed space, the problem of wetting is improved by the pressure drop, so it is possible to form a small-diameter round bar glass. It is. Also in the methods A and B, if the molten glass is pulled up from the molten glass tank, it can be formed without being affected by the weight of the molten glass, so that it is possible to form a small-diameter round bar glass. . Thus, according to the present invention, for example, a small-diameter rod-like glass having an outer diameter of 3 to 10 mm can be produced.
The outer diameter of the rod-shaped glass means the length of the thinnest portion of the glass in a cross section perpendicular to the central axis of the rod-shaped glass. For example, in cylindrical glass, the cross section perpendicular to the central axis of the cylinder is a circle, so the outer diameter is the diameter of the circle, and in elliptical column glass, the cross section perpendicular to the central axis is oval. The outer diameter is the minor axis of the ellipse, and in the case of regular square columnar glass, the cross section perpendicular to the central axis is a square, so the outer diameter is the length of one side of the square. The rectangular columnar glass having a rectangular cross section perpendicular to the central axis has an outer diameter corresponding to the length of the short side of the rectangle.
本発明のガラス成形体の製造方法により得られるガラス成形体は、中実状のガラス成形体であることが好ましい。光学的に均質なガラス成形体を成形するには、鋳型内においても熔融ガラスの流れを乱さないことが重要である。中空状のガラスを成形するには、中空部分、すなわちガラスを充填させない部分に熔融ガラスが流れ込まないよう、鋳型内にガラスの流れを部分的に阻止する機構を設けることになる。例えば、棒状ガラス成形体の中心軸部分を中空に成形したいときには、鋳型の中心軸に沿って鋳型同様、耐熱性の高い棒を配置し、この棒を囲むように熔融ガラスを流し込む。その際、上記棒に相当する中空部分へのガラスの充填を阻止する機構が熔融ガラスの流れを乱すおそれがある。以上の点を考慮し、本発明では、光学的に均質な、中実状のガラス成形体を成形することが好ましい。 The glass molded body obtained by the method for producing a glass molded body of the present invention is preferably a solid glass molded body. In order to form an optically homogeneous glass molded body, it is important not to disturb the flow of the molten glass even in the mold. In order to form a hollow glass, a mechanism for partially blocking the flow of the glass is provided in the mold so that the molten glass does not flow into the hollow portion, that is, the portion not filled with the glass. For example, when it is desired to form the central axis portion of the rod-shaped glass molded body into a hollow shape, a highly heat-resistant rod is arranged along the central axis of the mold, like the mold, and molten glass is poured so as to surround the rod. At that time, a mechanism for preventing the glass from filling the hollow portion corresponding to the rod may disturb the flow of the molten glass. Considering the above points, in the present invention, it is preferable to form an optically homogeneous, solid glass molded body.
ガラス成形体の分離
次に、連続法における貫通孔出口から排出されたガラス成形体の分離方法について説明する。
貫通孔出口から排出されたガラスを室温まで冷却するには、鋳型からガラスを長く引き出さなければならない。そのためには、鋳型下方に大きなスペースが必要になったり、ガラス成形体の重量が過大になって取り出し速度の精密な制御が困難になるおそれがある。そこで、連続法では、ガラス成形体の温度がガラス転移温度付近になったところでガラス成形体の切り離しを行うことが望ましい。そのためには、前述のガラス中心部と側面の温度を近づける操作を行うことが好ましい。この操作により、内部応力が低減され、爆発的な破壊、または僅かな熱的衝撃や機械的衝撃による破損の危険を解消することができる。
Separation of Glass Molded Body Next, a method for separating the glass molded body discharged from the through hole outlet in the continuous method will be described.
In order to cool the glass discharged from the through-hole outlet to room temperature, the glass must be drawn out from the mold for a long time. For this purpose, a large space may be required below the mold, or the weight of the glass molded body may be excessive, and it may be difficult to precisely control the removal speed. Therefore, in the continuous method, it is desirable to separate the glass molded body when the temperature of the glass molded body is close to the glass transition temperature. For this purpose, it is preferable to perform an operation for bringing the temperature of the glass center portion and the side surfaces close to each other. By this operation, the internal stress is reduced, and the risk of explosive destruction or damage due to slight thermal shock or mechanical shock can be eliminated.
切り離し方法の具体例を、図４〜図６に示す。図４に示すように、所定の位置においてガラス成形体の側面の一部に、スクライブ加工によってガラス成形体の取り出し方向に対して垂直な方向にケガキ線（刻線）を形成し、ガラス成形体の中心軸を挟んで前記スクライブ加工を施した位置の反対側の側面を局所的に支持する支点を置き、前記支点により支点より上部のガラス成形体の動きを制限しつつ、ガラス成形体側面のスクライブ加工位置の下方に水平方向に圧力を加えて、図５に示すように支点を中心にスクライブ加工を施した部分からガラス成形体を破断させてガラス成形体を割断する方法が好ましい。 Specific examples of the separation method are shown in FIGS. As shown in FIG. 4, marking lines are formed on a part of the side surface of the glass molded body at a predetermined position by scribing in a direction perpendicular to the direction of taking out the glass molded body. Place a fulcrum that locally supports the side surface opposite to the position on which the scribe processing is performed across the central axis of the glass, while restricting the movement of the glass molded body above the fulcrum by the fulcrum, A method is preferred in which pressure is applied in the horizontal direction below the scribe processing position, and the glass molded product is broken by breaking the glass molded product from the scribe-processed portion around the fulcrum as shown in FIG.
また、外径が大きいガラス成形体を割断する場合には、図６に示すように内部に水路が形成された金属製のジャケットをスクライブ加工部位に局所的に接触させて、熱衝撃によりケガキ線からガラス内部へと向かうクラックを発生させ、ガラス成形体の中心軸を挟んでケガキ線の反対側の側面を支点で支え、ケガキ線よりも下方のガラス成形体に力を加えて、クラックが支点により支えられている部位に向けて成長するようにトルクを働かせてガラス成形体を割断することが好ましい。 Also, when cleaving a glass molded body having a large outer diameter, a metal jacket having a water channel formed therein is locally brought into contact with the scribe portion as shown in FIG. A crack that goes from the inside of the glass to the inside of the glass is generated, and the side opposite to the marking line is supported by a fulcrum across the central axis of the glass molding. It is preferable to crush the glass molded body by applying a torque so that it grows toward the portion supported by.
＜間欠法＞
前述のように、本発明には、方法ＡおよびＢのように、連続熔解炉等を用いて熔融ガラスからガラス成形体を連続的に製造する方法（連続法）と、例えばバッチ式の熔解槽を使用しガラス成形体を間欠的に製造する方法（間欠法）が包含される。以下に、間欠法にかかる態様について説明する。
<Intermittent method>
As described above, in the present invention, as in methods A and B, a method of continuously producing a glass molded body from molten glass using a continuous melting furnace or the like (continuous method), for example, a batch-type melting tank The method (intermittent method) which manufactures a glass molded object intermittently using is included. Below, the aspect concerning an intermittent method is demonstrated.
間欠法にかかる態様としては、方法ＩＩにおいて、熔融ガラス槽から貫通孔を有する鋳型の貫通孔入口に熔融ガラスを引き上げて所定量のガラスを保持して鋳型内で徐冷し、その後鋳型を分割する等してガラス成形体を取り出す方法を挙げることができる。そのような方法の一例を図７に示す。 As an aspect concerning the intermittent method, in Method II, the molten glass is pulled up from the molten glass tank to the through-hole inlet of the mold having the through-hole to hold a predetermined amount of glass and gradually cooled in the mold, and then the mold is divided. For example, a method of taking out the glass molded body can be mentioned. An example of such a method is shown in FIG.
この方法では、図７に示すように、少なくとも貫通孔入口を熔融ガラス槽中の熔融ガラス中に浸漬させた状態で、前記熔融ガラス槽から貫通孔内へ熔融ガラスを引き上げることによって、熔融ガラスを貫通孔入口に流し込むことができる。ここで、前記熔融ガラスの引き上げは、貫通孔内に負圧を発生させ、この負圧により熔融ガラス槽中の熔融ガラスを吸引することで行うことができる。このように熔融ガラスの引き上げを行うことにより、熔融ガラスを大気に晒すことなく鋳型内に導入することができ、これにより、ガラスの変質を防止することができる。 In this method, as shown in FIG. 7, the molten glass is pulled up from the molten glass tank into the through hole with at least the inlet of the through hole immersed in the molten glass in the molten glass tank. It can be poured into the through-hole inlet. Here, the molten glass can be pulled up by generating a negative pressure in the through hole and sucking the molten glass in the molten glass tank by this negative pressure. By pulling up the molten glass in this way, the molten glass can be introduced into the mold without being exposed to the atmosphere, thereby preventing the glass from being altered.
前記負圧は、熔融ガラス中に浸漬させた貫通孔入口とは反対側（貫通孔出口側）から、貫通孔内を吸引することにより発生させることができる。前記負圧は、例えば、真空ポンプや直にピストンを使用する等して発生させることができる。また、図７に示すように、貫通孔内にピストンとピストン棒からなるピストン機構を有する鋳型を使用し、このピストン機構を用いて負圧を発生させることもできる。前記のピストン機構を有する鋳型を使用する場合には、ピストン棒の引き上げ速度を制御することによりピストン（円板部）の移動速度を制御することによって、貫通孔内に流し込まれたガラスの移動速度を容易に制御することができる。 The negative pressure can be generated by sucking the inside of the through hole from the opposite side (through hole outlet side) from the through hole inlet immersed in the molten glass. The negative pressure can be generated using, for example, a vacuum pump or a direct piston. Further, as shown in FIG. 7, a mold having a piston mechanism composed of a piston and a piston rod can be used in the through hole, and negative pressure can be generated using this piston mechanism. When the mold having the piston mechanism is used, the moving speed of the glass poured into the through hole is controlled by controlling the moving speed of the piston (disk portion) by controlling the pulling speed of the piston rod. Can be easily controlled.
次いで、前記のように熔融ガラスを貫通孔内に流し込み所定量のガラスが貫通孔内に導入された後、導入されたガラスが落下しないように保持した状態で保持し、鋳型内で冷却することにより、ガラスの成形を行うことができる。なお、鋳型内に導入するガラス量は、所望のガラス成形体の体積に応じて決定すればよい。 Next, the molten glass is poured into the through-hole as described above, and after a predetermined amount of glass is introduced into the through-hole, the glass introduced is held in such a manner that it does not fall and cooled in the mold. Thus, glass can be formed. In addition, what is necessary is just to determine the glass amount introduce | transduced in a casting_mold | template according to the volume of a desired glass molded object.
この場合、貫通孔入口または入口近傍に、例えばシャッター等の開閉可能な遮蔽手段を設け、この遮蔽手段を閉じることによって、熔融ガラス槽中の熔融ガラスと貫通孔内に流し込まれたガラスを分離することが好ましい。これにより、熔融ガラスの型内への導入を簡易に終了させることができるとともに、型内に導入されたガラスの落下を防止することもできる。 In this case, an openable / closable shielding means such as a shutter is provided at or near the entrance of the through hole, and the shield glass is closed to separate the molten glass in the molten glass tank from the glass poured into the through hole. It is preferable. As a result, the introduction of the molten glass into the mold can be easily terminated, and the glass introduced into the mold can be prevented from falling.
前記の鋳型内に保持したガラスの冷却は、空冷や水冷板を設ける等して行うことができる。前記冷却は、結晶化する不安定温度域は急速に降温することが好ましい。
その後、型内で冷却されて成形されたガラスを、鋳型から取りだすことによりガラス成形体を得ることができる。ガラス成形体の取り出しは、鋳型を分割することによって行うことができる。例えば、貫通孔と水平な方向（縦方向）に分割可能な鋳型を用いることにより、ガラス成形体の取り出しを容易に行うことができる。以上の工程により、間欠法によりガラス成形体を得ることができる。前記間欠法は、少量高付加価値硝種からなるガラス成形体の製造方法として好適である。また、間欠法では、複数の型を用いて順次成形を行い複数のガラス成形体を得ることももちろん可能である。
The glass held in the mold can be cooled by providing an air cooling or a water cooling plate. In the cooling, it is preferable that the unstable temperature range where the crystallization occurs rapidly decreases.
Then, the glass molded body can be obtained by taking out the glass that has been cooled and molded in the mold from the mold. The glass molded body can be taken out by dividing the mold. For example, by using a mold that can be divided in a horizontal direction (longitudinal direction) with the through hole, the glass molded body can be easily taken out. Through the above steps, a glass molded body can be obtained by an intermittent method. The intermittent method is suitable as a method for producing a glass molded body made of a small amount of high value-added glass. In the intermittent method, it is of course possible to obtain a plurality of glass molded bodies by sequentially forming using a plurality of dies.
成形対象のガラス
次に本発明において成形対象となるガラスについて説明する。
本発明のガラス成形体の製造方法は、前記間欠法、連続法のいずれの方法も、液相温度における粘度（以下、「液相粘度」という）が１００ｄＰａ・ｓ未満のガラスからなるガラス成形体を製造する方法として好適である。液相粘度が１００ｄＰａ・ｓ未満のガラスを用いれば、層流状のパイプ内におけるガラスの流れをそのままの状態で固化することができるので、ガラスの流れにおいて屈折率がわずかに異なる部分が混じりあうことによる脈理の発生を防止することができる。また、ガラスを失透させないためには、失透温度域よりも高い温度で熔融ガラスを流出し、ガラスを急冷する必要がある。ガラスの失透温度域は必ずしも液相温度と精密に一致するとは限らないが、目安として液相温度近傍をガラスが失透しない流出温度の下限と考えることができる。したがって、液相粘度が１００ｄＰａ・ｓ未満のガラスを失透させずに流出するには、流出時の粘度を１００ｄＰａ・ｓ未満にする必要がある。そのため、低粘性のガラスを流出することになり、本発明の適用が効果的となる。
Glass to be formed Next, the glass to be formed in the present invention will be described.
The method for producing a glass molded body of the present invention is a glass molded body made of glass having a viscosity at a liquid phase temperature (hereinafter referred to as “liquid phase viscosity”) of less than 100 dPa · s in both the intermittent method and the continuous method. It is suitable as a method for producing If a glass having a liquid phase viscosity of less than 100 dPa · s is used, the glass flow in the laminar pipe can be solidified as it is, so that portions with slightly different refractive indexes in the glass flow are mixed together. It is possible to prevent the occurrence of striae. Moreover, in order not to devitrify the glass, it is necessary to flow out the molten glass at a temperature higher than the devitrification temperature range and rapidly cool the glass. The devitrification temperature range of the glass does not necessarily exactly match the liquidus temperature, but as a guide, the vicinity of the liquidus temperature can be considered as the lower limit of the outflow temperature at which the glass does not devitrify. Therefore, in order to flow out without devitrifying a glass having a liquid phase viscosity of less than 100 dPa · s, the viscosity at the time of outflow needs to be less than 100 dPa · s. Therefore, the low-viscosity glass flows out, and the application of the present invention becomes effective.
このような観点から、本発明は液相粘度が５０ｄＰａ・ｓ以下のガラスの成形に好適であり、液相粘度が１０ｄＰａ・ｓ以下のガラスの成形により好適である。
液相粘度が１０ｄＰａ・ｓ以下のガラスには、高屈折率ガラスが含まれる。このようなガラスには、液相粘度が５ｄＰａ・ｓ以下のガラスや、液相粘度が３ｄＰａ・ｓ以下のガラス、中には液相粘度が１ｄＰａ・ｓ以下のもあり、本発明の適用による効果は、粘性が低いガラスほどより顕著に現れるが、使用するガラスの液相粘度の下限値は特に限定されないが、０．０５ｄＰａ・ｓを一つの目安とすることができる。
From such a viewpoint, the present invention is suitable for molding a glass having a liquidus viscosity of 50 dPa · s or less, and more suitable for molding a glass having a liquidus viscosity of 10 dPa · s or less.
The glass having a liquidus viscosity of 10 dPa · s or less includes high refractive index glass. Such glasses include glass having a liquidus viscosity of 5 dPa · s or less, glass having a liquidus viscosity of 3 dPa · s or less, and some having a liquidus viscosity of 1 dPa · s or less, depending on the application of the present invention. The effect is more prominent as the glass has a lower viscosity, but the lower limit of the liquid phase viscosity of the glass to be used is not particularly limited, but 0.05 dPa · s can be used as one standard.
液相粘度が低いガラスは、ガラスとしての安定性が低いので、失透を防止する上から速やかに冷却することが好ましい。本発明には、ガラスの貫通孔内壁との接触面積の割合を大きくしてガラスの熱を速やかに奪うことにより、ガラスの失透を防止する効果もある。
前述のように屈折率が高いガラスは、ガラスの安定性が低く、液相粘度も低い。ただし、ガラスの安定性は屈折率だけでなく、分散も関係する。屈折率が同等でも分散が低くなるとガラスの安定性は低下し、液相粘度も低下する。したがって、本発明の適用がより有効な高屈折率ガラスを分散も加味して示すと次のようになる。
A glass having a low liquidus viscosity has low stability as a glass, and therefore it is preferable to cool it quickly in order to prevent devitrification. The present invention also has an effect of preventing devitrification of the glass by increasing the ratio of the contact area with the inner wall of the through hole of the glass to quickly take away the heat of the glass.
As described above, a glass having a high refractive index has low glass stability and low liquidus viscosity. However, the stability of glass is related not only to the refractive index but also to dispersion. Even if the refractive index is the same, if the dispersion decreases, the stability of the glass decreases and the liquidus viscosity also decreases. Therefore, the high refractive index glass, to which the present invention is more effectively applied, is shown as follows in consideration of dispersion.
第１のガラスは、アッベ数（νｄ）が３６以下で、屈折率（ｎｄ）が１．７４以上の光学ガラスである。 The first glass is an optical glass having an Abbe number (νd) of 36 or less and a refractive index (nd) of 1.74 or more.
第２のガラスは、アッベ数（νｄ）が３６〜５０であって、屈折率（ｎｄ）が次式（１）で表される範囲の光学ガラスである。
ｎｄ≧１．９２００−０．００５００００×νｄ ・・・・・・（１）
The second glass is an optical glass having an Abbe number (νd) of 36 to 50 and a refractive index (nd) in a range represented by the following formula (1).
nd ≧ 1.9200−0.0050000 × νd (1)
第３のガラスは、アッベ数（νｄ）が５０〜５５であって、屈折率（ｎｄ）が次式（２）で表される範囲の光学ガラスである。
ｎｄ≧１．８７００−０．００４００００×νｄ ・・・・・・（２）
The third glass is an optical glass having an Abbe number (νd) of 50 to 55 and a refractive index (nd) in a range represented by the following formula (2).
nd ≧ 1.8700−0.0040000 × νd (2)
第４のガラスは、アッベ数（νｄ）が５５〜６２であって、屈折率（ｎｄ）が次式（３）で表される範囲の光学ガラスである。
ｎｄ≧１．８８５７−０．００４２８５７×νｄ ・・・・・・（３）
The fourth glass is an optical glass having an Abbe number (νd) of 55 to 62 and a refractive index (nd) represented by the following formula (3).
nd ≧ 1.8857−0.0042857 × νd (3)
第５のガラスは、アッベ数（νｄ）が６２〜８０であって、屈折率（ｎｄ）が次式（４）で表される範囲の光学ガラスである。
ｎｄ≧２．０３３３−０．００６６６６７×νｄ ・・・・・・（４）
The fifth glass is an optical glass having an Abbe number (νd) of 62 to 80 and a refractive index (nd) in a range represented by the following formula (4).
nd ≧ 2.0333-0.0066667 × νd (4)
これらのガラスは、アッベ数（νｄ）が８０以下の領域における高屈折率ガラスに相当するが、中でも屈折率が高く、液相粘度がより一層低いガラスは以下のとおりである。
（ａ）アッベ数（νｄ）が５０以上で屈折率（ｎｄ）が１．７２５以上の光学ガラス。
（ｂ）アッベ数（νｄ）が４５〜５０で屈折率（ｎｄ）が次式（５）で表される範囲の光学ガラス。
ｎｄ≧１．９７５０−０．００５００００×νｄ ・・・・・・（５）
（ｃ）アッベ数（νｄ）が４５以下で屈折率（ｎｄ）が１．７５以上の光学ガラス。
（ｄ）アッベ数（νｄ）が４５〜５０で屈折率（ｎｄ）が次式（６）で表される範囲の光学ガラス。
ｎｄ≧２．００００−０．００５００００×νｄ ・・・・・・（６）
（ｅ）アッベ数（νｄ）が４０〜４５で屈折率（ｎｄ）が次式（７）で表される範囲の光学ガラス。
ｎｄ≧２．２５００−０．０１００００×νｄ ・・・・・・（７）
（ｆ）屈折率（ｎｄ）が１．８５以上の光学ガラス。
（ｇ）屈折率（ｎｄ）が１．８８以上の光学ガラス。
（ｈ）屈折率（ｎｄ）が１．９０以上の光学ガラス。
（ｉ）屈折率（ｎｄ）が１．９５以上の光学ガラス。
（ｊ）屈折率（ｎｄ）が２．００以上の光学ガラス。
（ｋ）屈折率（ｎｄ）が２．０５以上の光学ガラス。
These glasses correspond to high refractive index glasses in the region where the Abbe number (νd) is 80 or less. Among them, glasses having a high refractive index and a lower liquid phase viscosity are as follows.
(A) Optical glass having an Abbe number (νd) of 50 or more and a refractive index (nd) of 1.725 or more.
(B) An optical glass having an Abbe number (νd) of 45 to 50 and a refractive index (nd) represented by the following formula (5).
nd ≧ 1.9750−0.0050000 × νd (5)
(C) An optical glass having an Abbe number (νd) of 45 or less and a refractive index (nd) of 1.75 or more.
(D) An optical glass having an Abbe number (νd) of 45 to 50 and a refractive index (nd) represented by the following formula (6).
nd ≧ 2.0000−0.0050000 × νd (6)
(E) An optical glass having an Abbe number (νd) of 40 to 45 and a refractive index (nd) represented by the following formula (7).
nd ≧ 2.2500−0.010000 × νd (7)
(F) Optical glass having a refractive index (nd) of 1.85 or more.
(G) Optical glass having a refractive index (nd) of 1.88 or more.
(H) Optical glass having a refractive index (nd) of 1.90 or more.
(I) Optical glass having a refractive index (nd) of 1.95 or more.
(J) Optical glass having a refractive index (nd) of 2.00 or more.
(K) Optical glass having a refractive index (nd) of 2.05 or more.
組成面からはガラス成分としてＢ2Ｏ3およびＬａ2Ｏ3を含む光学ガラス、Ｎｂ2Ｏ5、ＴｉＯ2、ＷＯ3の少なくとも一種の成分を含むリン酸塩光学ガラス、中でもＮｂ2Ｏ5およびＴｉＯ2を含むリン酸塩光学ガラスなどを例示できる。 From the viewpoint of composition, optical glass containing B 2 O 3 and La 2 O 3 as glass components, phosphate optical glass containing at least one component of Nb 2 O 5 , TiO 2 , and WO 3 , particularly Nb 2 O 5 and Examples thereof include phosphate optical glass containing TiO 2 .
Ｂ2Ｏ3およびＬａ2Ｏ3を含む光学ガラスとしては、質量％表示で
Ｂ2Ｏ3 ２〜４５％、
ＳｉＯ2 ０〜３０％、
ＧｅＯ2 ０〜１０％、
Ｌａ2Ｏ3 １０〜５０％、
Ｙ2Ｏ3 ０〜１５％、
Ｙｂ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｇｄ2Ｏ3 ０〜２０％、
Ｔａ2Ｏ5 ０〜１８％、
Ｎｂ2Ｏ5 ０〜３５％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜２０％、
ＴｉＯ2 ０〜３０％、
ＷＯ3 ０〜１０％、
ＺｒＯ2 ０〜１５％、
ＺｎＯ ０〜２０％、
ＢａＯ ０〜３５％、
ＳｒＯ ０〜１０％、
ＣａＯ ０〜８％、
ＭｇＯ ０〜１３％、
Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏを合計量で ０〜２％、
Ａｌ2Ｏ3 ０〜１０％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％、
ＳｎＯ ０〜１％
を含むものを例示することができる。
As an optical glass containing B 2 O 3 and La 2 O 3 , B 2 O 3 2 to 45% in terms of mass%,
SiO 2 0-30%,
GeO 2 0-10%,
La 2 O 3 10-50%,
Y 2 O 3 0-15%,
Yb 2 O 3 0-10%,
Gd 2 O 3 0-20%,
Ta 2 O 5 0-18%,
Nb 2 O 5 0-35%,
Bi 2 O 3 0-20%,
TiO 2 0-30%,
WO 3 0~10%,
ZrO 2 0-15%,
ZnO 0-20%,
BaO 0-35%,
SrO 0-10%,
CaO 0-8%,
MgO 0-13%,
Li 2 O, Na 2 O and K 2 O in a total amount of 0 to 2%,
Al 2 O 3 0-10%,
Sb 2 O 3 0 to 1%,
SnO 0-1%
Can be exemplified.
またリン酸塩光学ガラスとしては、質量％表示にて、
Ｐ2Ｏ5 １０〜３２％、
Ｎｂ2Ｏ5 ２７〜６５％、
ＴｉＯ2 ０％を超え２０％以下、
ＢａＯ ０％を超え３０％以下、
Ｂ2Ｏ3 ０〜１２％、
Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2ＯおよびＫ2Ｏを合計量で１２％以下、
ＷＯ3 ０〜１２％、
Ｂｉ2Ｏ3 ０〜１５％、
ＳｉＯ2 ０〜３％、
ＺｒＯ2 ０〜４％、
Ｓｂ2Ｏ3 ０〜１％
を含むものを例示することができる。
Moreover, as phosphate optical glass, in mass% display,
P 2 O 5 10~32%,
Nb 2 O 5 27-65%,
Over TiO 2 0% and 20% or less,
BaO exceeding 0% and 30% or less,
B 2 O 3 0-12%,
Li 2 O, Na 2 O and K 2 O in a total amount of 12% or less,
WO 3 0~12%,
Bi 2 O 3 0-15%,
SiO 2 0~3%,
ZrO 2 0-4%,
Sb 2 O 3 0 to 1%
Can be exemplified.
また、本発明の方法は、液相粘度を室温におけるガラスの密度で割ったガラスの動粘性率が７×１０-5ｍ2／ｓ未満のガラスの成形にも好適である。ガラス成形体の脈理低減、防止を主要目的とする場合、貫通孔の中心軸が直線状である（入口と出口が直線的に連絡した）鋳型を使用して、鋳型貫通孔の中心軸を鉛直にして鋳型を配置し、鋳型貫通孔の入口から熔融ガラスを連続して流し込み、上記動粘性率が７×１０-5ｍ2／ｓ未満のガラスからなるガラス成形体を作製することは有効である。鋳型貫通孔の形状、寸法、鋳型の材質については前述の条件をそのまま適用することができる。そして、貫通孔中では、ガラス側面の全周を貫通孔内壁に接触させてガラスの熱を前記側面から奪うことが好ましい。この態様でも、前述のように、パイプの中心軸と貫通孔の中心軸を鉛直に配置することが好ましい。このようにすることにより、層流状のパイプ中のガラスの流れをそのままの状態で固化することができ、ガラス表面と内部とが混じり合わないようにすることができるため、脈理低減、防止効果を向上させることができる。 The method of the present invention is also suitable for forming a glass having a kinematic viscosity of less than 7 × 10 −5 m 2 / s obtained by dividing the liquid phase viscosity by the glass density at room temperature. When the main objective is to reduce or prevent striae of the glass molded body, use a mold with a straight through hole center axis (inlet and outlet linearly connected), and adjust the center axis of the mold through hole. It is effective to place a mold in a vertical position and continuously pour molten glass from the inlet of the mold through-hole to produce a glass molded body made of glass having a kinematic viscosity of less than 7 × 10 −5 m 2 / s. It is. The above-mentioned conditions can be applied as they are for the shape and dimensions of the mold through-hole and the material of the mold. And in a through-hole, it is preferable to make the perimeter of a glass side surface contact a through-hole inner wall, and take the heat of glass from the said side surface. Also in this aspect, as described above, it is preferable to vertically arrange the central axis of the pipe and the central axis of the through hole. By doing so, the flow of glass in the laminar pipe can be solidified as it is, and the glass surface and the inside can be prevented from mixing, reducing striae and preventing The effect can be improved.
動粘性率が７×１０-5ｍ2／ｓ未満のガラスは液相粘度が低いだけでなく密度が大きいため、ガラス成形体中に脈理が生じやすいが、上記方法によれば、脈理をガラス成形体の表面層に局在化させ、内部が脈理を含まない光学的に均質なガラス成形体を大きい体積にわたって得ることができる。このようにして得たガラス成形体は、後述するように、プレス成形用ガラス素材に加工したり、光学素子に加工したり、上記プレス成形用ガラス素材を加熱し、プレス成形して光学素子ブランクや光学素子を作製したり、前記光学素子ブランクを加工して光学素子を作製することもできる。 Glass having a kinematic viscosity of less than 7 × 10 −5 m 2 / s not only has a low liquid phase viscosity but also has a high density, so that striae easily occur in the glass molded body. Can be localized in the surface layer of the glass molded body, and an optically homogeneous glass molded body having no striae inside can be obtained over a large volume. The glass molded body thus obtained is processed into a press-molding glass material, processed into an optical element, heated to the above-mentioned press-molding glass material, and press-molded as described later. Or an optical element, or the optical element blank can be processed to produce an optical element.
従来の方法で、動粘性率が３×１０-5ｍ2／ｓ未満のガラスを成形しようとすると、光学ガラスおよびその他の光学用途に使用するレベルの高品質なガラス成形体を得ることは困難である。同様に、動粘性率が４×１０-5ｍ2／ｓ以下のガラスでは上記高品質なガラス成形体を得ることは極めて困難であり、動粘性率が５×１０-5ｍ2／ｓ以下のガラスでは上記高品質なガラス成形体を得ることは困難である。同様に、動粘性率が６．５×１０-5ｍ2／ｓ以下のガラスでは脈理による不良部分が大きくなる。
それに対し、本発明の方法、特に、上記脈理低減、防止を目的とした態様は、動粘性率が６．５×１０-5ｍ2／ｓ以下のガラスの成形により好適であり、５×１０-5ｍ2／ｓ以下のガラスの成形にさらに好適であり、４×１０-5ｍ2／ｓ以下のガラスの成形により一層好適であり、３×１０-5ｍ2／ｓ未満のガラスの成形に特に好適である。このように動粘性率が小さいガラスでも高品質のガラス成形体を大きな体積で得ることができる。
When trying to mold a glass having a kinematic viscosity of less than 3 × 10 −5 m 2 / s by a conventional method, it is difficult to obtain a high-quality glass molded body of a level used for optical glass and other optical applications. It is. Similarly, it is extremely difficult to obtain the above-mentioned high-quality glass molded body with a glass having a kinematic viscosity of 4 × 10 −5 m 2 / s or less, and the kinematic viscosity is 5 × 10 −5 m 2 / s or less. With this glass, it is difficult to obtain the above-mentioned high-quality glass molded body. Similarly, in a glass having a kinematic viscosity of 6.5 × 10 −5 m 2 / s or less, a defective portion due to striae becomes large.
On the other hand, the method of the present invention, particularly the above-described embodiment aimed at reducing and preventing striae, is suitable for molding a glass having a kinematic viscosity of 6.5 × 10 −5 m 2 / s or less, and 5 × More suitable for forming glass of 10 −5 m 2 / s or less, more suitable for forming glass of 4 × 10 −5 m 2 / s or less, and glass of less than 3 × 10 −5 m 2 / s It is particularly suitable for molding. Thus, a high-quality glass molded body can be obtained in a large volume even with a glass having a low kinematic viscosity.
本発明のガラス成形体の製造方法は、フッ素含有ガラスからなるガラス成形体を製造する方法としても好適である。前述のように、フッ素含有ガラスは揮発性に富み、熔融ガラス表面が雰囲気に晒されると変質しやすい。本発明の方法によれば、熔融ガラス表面を大気に晒すことなくガラスの成形を行うことができるため、フッ素含有ガラス中の易揮発性成分の揮発を抑え、脈理を低減、防止することができる。 The manufacturing method of the glass forming body of this invention is suitable also as a method of manufacturing the glass forming body which consists of fluorine-containing glass. As described above, the fluorine-containing glass is rich in volatility, and easily changes in quality when the molten glass surface is exposed to the atmosphere. According to the method of the present invention, glass molding can be performed without exposing the surface of the molten glass to the atmosphere, so that volatilization of easily volatile components in the fluorine-containing glass can be suppressed, and striae can be reduced or prevented. it can.
フッ素含有ガラスの代表例としてはフツリン酸ガラスを示すことができる。フツリン酸ガラスは流出パイプ外周に濡れ上がりやすく、濡れ上がったガラスが変質して熔融ガラス流の表面に取り込まれ、脈理の発生原因となるが、本発明の方法は、このような原因による脈理低減、防止にも有効である。フツリン酸ガラスは低分散ガラスとして、紫外線透過ガラスとして、銅イオンを添加することによって近赤外線を吸収するフィルタ（例えば、半導体撮像素子の色補正用フィルタなど）用のガラスなどとして使用される。上記ガラスは、熱膨張係数が大きいため、固化時のガラスに温度分布があると内部応力が発生しやすい。特に本発明では、高温のガラス側面に、好ましくは側面全周にわたり貫通孔内壁を接触させて表面を急冷するので、固化時のガラスの温度分布は大きくなり、大きな内部応力が発生しやすくなる。このような状態のガラス成形体に僅かでも外部から熱的衝撃や機械的衝撃が加わるとガラスが破損してしまう。それに対し、前述のようにガラス中心部と側面の温度を近づける操作を行えば、光学的に均質なフッ素含有ガラスからなるガラス成形体を破損させることなく高い生産性のもとに製造することができる。 A typical example of the fluorine-containing glass is fluorophosphate glass. Fluorophosphate glass easily wets around the outer periphery of the outflow pipe, and the wet glass changes in quality and is taken into the surface of the molten glass flow, causing striae. It is also effective in reducing and preventing reasons. Fluorophosphate glass is used as low-dispersion glass, UV-transparent glass, glass for filters that absorb near infrared rays by adding copper ions (for example, color correction filters for semiconductor imaging devices), and the like. Since the glass has a large coefficient of thermal expansion, internal stress is likely to occur if there is a temperature distribution in the glass during solidification. In particular, in the present invention, the inner wall of the through hole is brought into contact with the high-temperature glass side surface, preferably over the entire periphery of the side surface, so that the surface is rapidly cooled. If even a slight thermal or mechanical impact is applied to the glass molded body in such a state from the outside, the glass will be damaged. On the other hand, if the operation of bringing the temperature of the glass center and side faces closer as described above, it is possible to produce a glass molded body made of optically homogeneous fluorine-containing glass with high productivity without damaging it. it can.
フツリン酸ガラスの主要例は、アッベ数（νｄ）が８０以上の低分散ガラス、紫外線透過ガラス、近赤外線を吸収する銅含有フツリン酸ガラスなどである。フツリン酸ガラスの１００℃〜３００℃における平均線膨張係数の値は１４０×１０-7／℃以上であり、低分散のフツリン酸ガラスや近紫外線吸収特性を有する銅含有フツリン酸ガラスなど１００℃〜３００℃における平均線膨張係数の値は１４５×１０-7／℃〜１８５×１０-7／℃である。
このように平均線膨張係数が大きいフツリン酸ガラスでも、本発明を適用することにより破損を低減、防止し、高品質なガラス成形体を高い生産性のもとに製造することができる。
なお、アッベ数（νｄ）の増加とともにアニオン中に占めるＦ-イオンの量の割合が大きくなり、揮発による脈理発生への影響が大きくなるとともに熱膨張係数も増加する傾向があり、ガラスの冷却時に発生する内部応力が大きくなりやすい。したがって、本発明は、フッ素含有量が多いガラス、アッベ数（νｄ）が大きいガラスに適用することがより一層効果的である。
Major examples of the fluorophosphate glass include low-dispersion glass having an Abbe number (νd) of 80 or more, ultraviolet ray transmitting glass, copper-containing fluorophosphate glass that absorbs near infrared rays, and the like. The value of the average linear expansion coefficient at 100 ° C. to 300 ° C. of fluorophosphate glass is 140 × 10 −7 / ° C. or higher, such as low dispersion fluorophosphate glass and copper-containing fluorophosphate glass having near-ultraviolet absorption characteristics. The value of the average linear expansion coefficient at 300 ° C. is 145 × 10 −7 / ° C. to 185 × 10 −7 / ° C.
Thus, even a fluorophosphate glass having a large average linear expansion coefficient can reduce and prevent breakage by applying the present invention, and can produce a high-quality glass molded body with high productivity.
As the Abbe number (νd) increases, the ratio of the amount of F 2 − ions in the anion increases, and the influence on the occurrence of striae due to volatilization increases and the thermal expansion coefficient tends to increase. The internal stress that is sometimes generated tends to increase. Therefore, the present invention is more effective when applied to a glass having a high fluorine content and a glass having a large Abbe number (νd).
このように本発明のガラス成形体の製造方法によれば、上記各種光学ガラスからなる光学的に均質なガラス成形体を破損することなく、高い生産性のもとに製造することができる。 Thus, according to the manufacturing method of the glass forming body of this invention, it can manufacture based on high productivity, without damaging the optically homogeneous glass forming body which consists of said various optical glass.
［プレス成形用ガラス素材の製造方法］
次に本発明のプレス成形用ガラス素材の製造方法について説明する。
本発明のプレス成形用ガラス素材の製造方法は、加熱、軟化してプレス成形するためのプレス成形用ガラス素材の製造方法において、
本発明のガラス成形体の製造方法により作製したガラス成形体を機械加工してガラス素材とすることを特徴とする方法である。
[Method of manufacturing glass material for press molding]
Next, the manufacturing method of the glass material for press molding of this invention is demonstrated.
The method for producing a glass material for press molding of the present invention is a method for producing a glass material for press molding for press molding by heating, softening,
The glass molded body produced by the method for producing a glass molded body according to the present invention is machined to obtain a glass material.
前述の連続法において行い得る貫通孔出口から排出されたガラスの中心部と側面の温度を近づける操作は、大きな内部応力によってガラス成形体が破壊することを防止するためのものであって、屈折率をはじめとするガラスの光学特性を精密に目標とする値に一致させるような精密アニールではないし、ガラスを炉内で室温まで徐冷するアニールでもない。鋳型から取り出したガラス成形体をそのまま上記アニールするには、鋳型下方に長大なアニール炉を設けなければならず、現実的ではない。また、前述のようにガラス成形体を室温まで冷却してから割断しようとすると、ガラスのヤング率が増大しているため、容易に割断することができない。 The operation of bringing the temperature of the central portion and side surface of the glass discharged from the through-hole outlet that can be performed in the above-mentioned continuous method close is to prevent the glass molded body from being broken by a large internal stress and has a refractive index. It is not a precision annealing that precisely matches the optical characteristics of glass, such as glass, with the target value, nor is it an annealing that gradually cools the glass to room temperature in a furnace. In order to anneal the glass molded body taken out from the mold as it is, a long annealing furnace must be provided below the mold, which is not practical. Further, if the glass molded body is cooled to room temperature as described above and then attempted to be cleaved, the glass cannot be easily cleaved because the Young's modulus of the glass is increased.
そこで、前述のガラスの中心部と側面の温度を近づける操作を行う場合は、ガラスの温度（ガラス側面の温度）がガラス転移温度よりも１５０℃低い温度になる前、好ましくはガラス転移温度よりも１００℃低い温度になる前、より好ましくはガラス転移温度よりも５０℃低い温度になる前、さらに好ましくはガラス転移温度付近で終了し、ヤング率が増大する前の状態でガラス成形体を割断することが好ましい。割断方法としては、前述のようにガラス成形体側面にスクライブ加工によりケガキ線を形成し、ケガキ線からクラックが成形体内部に成長するようにガラス成形体にトルクを加えて割断する方法を用いることができる。ただし、ガラス成形体の外径が４０ｍｍ以上になるとトルクを加えただけではガラスの割断が困難になる。この場合には、ガラス成形体が高温であることを利用し、スクライブ加工部位を局所的に冷却することにより熱衝撃を加え、スクライブ加工部位からガラス内部にクラックを成長させてからトルクを加え、ガラス成形体を割断することが好ましい。このようにすれば、外径が４０ｍｍ以上のガラス成形体でも比較的容易に割断することができる。ガラス成形体にトルクを加えるには、スクライブ加工部位の反対側のガラス成形体側面を支点で支持し、支点よりも先のガラス成形体側面にスクライブ加工部位が広がるように力を加えればよい。ガラスの中心部と側面の温度を近づける操作によってガラス内部の歪みが低減された状態で割断を行うことにより、トルクを加えることによって、または熱衝撃を併用することによって、良好な割断が可能になる。 Therefore, when performing the operation of bringing the temperature of the central portion and the side surface of the glass close to each other, before the glass temperature (the temperature of the glass side surface) is 150 ° C. lower than the glass transition temperature, preferably the glass transition temperature. Before reaching a temperature lower than 100 ° C., more preferably before reaching a temperature lower by 50 ° C. than the glass transition temperature, more preferably finishing near the glass transition temperature, and cleaving the glass molded body in a state before the Young's modulus increases. It is preferable. As a cleaving method, as described above, a scribing process is performed on the side surface of the glass molded body by scribing, and a method of cleaving by applying torque to the glass molded body so that cracks grow inside the molded body is used. Can do. However, when the outer diameter of the glass molded body is 40 mm or more, it becomes difficult to cleave the glass only by applying torque. In this case, utilizing the high temperature of the glass molded body, applying a thermal shock by locally cooling the scribe processing site, adding a torque after growing a crack from the scribe processing site inside the glass, It is preferable to cleave the glass molded body. In this way, even a glass molded body having an outer diameter of 40 mm or more can be cleaved relatively easily. In order to apply torque to the glass molded body, the side surface of the glass molded body opposite to the scribe processing site is supported by a fulcrum, and a force may be applied so that the scribe site is spread on the side of the glass molded body beyond the fulcrum. By cleaving in a state where the distortion inside the glass is reduced by the operation of bringing the temperature of the center and side of the glass closer, good cleaving is possible by applying torque or using thermal shock together .
このようにして鋳型または成形炉から取り出されたガラス成形体から分離された先端部分のガラスは徐冷炉内に搬入され、室温付近まで徐冷される。ガラス成形体の徐冷炉への移送はロボット機構などを用いて行えばよい。その際、保持部分でガラスを急冷してしまうとガラスが熱衝撃により破損するおそれがあるので、ガラス成形体を保持する部分を比熱の小さい材料で構成するか、または、保持部分をヒーターで加熱する機構を設けるか、比熱の小さい材料でガラス成形体を保持する部分を構成するとともに保持部分をヒーターで加熱することが望ましい。
なお、鋳型貫通孔を通過させてガラス成形体を成形する方法ではなく、鋳型内でガラスを成形した後、ガラス成形体を鋳型から取り出し、その後新たに熔融ガラスを貫通孔内に導入する方法では、鋳型ごとガラス成形体を徐冷してもよいし、鋳型からガラス成形体を取り出して徐冷してもよい。その際、ガラス成形体の内部と表面の温度差が大きくならないように冷却し、ガラスの自爆を防止することが望ましい。
The glass at the tip portion separated from the glass molded body taken out from the mold or the molding furnace in this way is carried into the slow cooling furnace and gradually cooled to near room temperature. The glass molded body may be transferred to a slow cooling furnace using a robot mechanism or the like. At that time, if the glass is rapidly cooled at the holding part, the glass may be damaged by thermal shock, so the part that holds the glass molded body is made of a material with low specific heat, or the holding part is heated with a heater. It is desirable to provide a mechanism for holding the glass molded body with a material having a small specific heat and to heat the holding part with a heater.
In addition, it is not a method of forming a glass molded body by passing through a mold through-hole, but a method of forming glass in a mold, taking out the glass molded body from the mold, and then newly introducing molten glass into the through-hole. The glass molded body may be gradually cooled together with the mold, or the glass molded body may be taken out from the mold and gradually cooled. At that time, it is desirable to cool the glass molded body so that the temperature difference between the inside and the surface does not increase to prevent the glass from self-destructing.
徐冷炉内ではガラス成形体を室温付近まで冷まし、歪みを除去する。徐冷炉としてはＬｅｈｒと呼ばれる連続式徐冷炉や置き冷ましと呼ばれるタイプの徐冷炉などを使用することができる。 In the slow cooling furnace, the glass molded body is cooled to near room temperature to remove distortion. As the slow cooling furnace, a continuous slow cooling furnace called Lehr or a type of slow cooling furnace called standing cooling can be used.
次いで歪みを除去したガラス成形体を所望の大きさに分割する。分割方法としては、ワイヤーソー、砥石などを用いた切断法、分割したい部位にスクライブ加工を施してケガキ線を形成し、ケガキ線から破断が拡張してガラスが割断するようにガラス成形体に圧力を加える方法などを用いることができる。 Next, the glass molded body from which the distortion is removed is divided into a desired size. As a dividing method, a cutting method using a wire saw, a grindstone, or the like, a scribing process is performed on the part to be divided to form a marking line, and the breakage is expanded from the marking line so that the glass is broken so that the glass is broken. A method of adding can be used.
本発明によれば、ガラス成形体が棒状ガラスであっても板状ガラスであっても、中心軸を有し、中心軸に対する垂直断面形状が中心軸に沿って同一形状であるガラス成形体を得ることができるので、中心軸に対して垂直にガラス成形体を切断または割断する加工をすることが望ましい。切断または割断の位置を等間隔にすれば、体積が等しいガラスブロックを容易に得ることができる。また、切断または割断の位置の間隔を変えれば、その間隔の比率に応じてガラスブロック間の体積配分を行うこともできる。棒状ガラスの場合、このような中心軸を垂直方向から切る加工によってカットピースと呼ばれるガラス片を得ることができる。また、板状ガラスの場合は、このようにして得たガラスブロックをさらに切断または割断することによりカットピースと呼ばれるガラス片を得ることができる。 According to the present invention, a glass molded body having a central axis and having a vertical cross-sectional shape with respect to the central axis is the same along the central axis, regardless of whether the glass molded body is a rod-like glass or a plate-like glass. Therefore, it is desirable to cut or cleave the glass molded body perpendicularly to the central axis. If the positions of cutting or cleaving are equally spaced, glass blocks having the same volume can be easily obtained. Moreover, if the space | interval of the position of a cutting | disconnection or a cleaving is changed, the volume distribution between glass blocks can also be performed according to the ratio of the space | interval. In the case of rod-shaped glass, a glass piece called a cut piece can be obtained by cutting such a central axis from the vertical direction. In the case of plate glass, a glass piece called a cut piece can be obtained by further cutting or cleaving the glass block thus obtained.
上記各種カットピースをもってプレス成形用ガラス素材とすることもできるが、カットピースに研削加工、研磨加工、研削および研磨加工を施してプレス成形用ガラス素材にすることが好ましい。カットピースは鋭利なエッジをもつので、上記機械加工を施すことによってエッジを丸めることができるし、プレス成形の際に赤外線によってガラス素材を均一に加熱するには上記加工によってガラス素材を粗面化しておくことが望ましい。粗面化加工によって、プレス成形に使用する粉末状離型剤をガラス素材の全表面に均一に塗布することもできる。このような粗面化加工にはバレル研磨が適している。 Although the above-mentioned various cut pieces can be used as a glass material for press molding, it is preferable that the cut piece is subjected to grinding, polishing, grinding and polishing to obtain a glass material for press molding. Since the cut piece has a sharp edge, the edge can be rounded by applying the above machining, and the glass material is roughened by the above processing in order to uniformly heat the glass material by infrared rays during press molding. It is desirable to keep it. By the roughening process, the powder release agent used for press molding can be uniformly applied to the entire surface of the glass material. Barrel polishing is suitable for such roughening.
プレス成形用ガラス素材を精密プレス成形に使用する場合には、ガラス素材の少なくとも精密プレス成形型の成形面を転写する面、好ましくは全表面を研磨加工によって滑らかな面に仕上げることが望ましい。
このようにして、ガラス成形体からプレス成形用ガラス素材を作製することができる。
When the glass material for press molding is used for precision press molding, it is desirable to finish at least the surface of the glass material onto which the molding surface of the precision press molding die is transferred, preferably a smooth surface by polishing.
In this manner, a glass material for press molding can be produced from the glass molded body.
次に徐冷したガラス成形体の割断方法として特に好ましい方法である側圧切断法について説明する。この方法は、ガラス成形体を棒状ガラスとし、棒状ガラス側面の一部にスクライブ加工を施し、スクライブ加工を施した部位および前記部位を挟む両側の棒状ガラス側面に、前記部位を挟む両側の棒状ガラスが互いに離間する動きを妨げない状態にて圧力を加え、前記スクライブ加工を施した部位で棒状ガラスを割断する方法である。 Next, a side pressure cutting method, which is a particularly preferable method for cleaving the slowly cooled glass molded body, will be described. In this method, a glass molded body is formed into a rod-shaped glass, and a part of the side surface of the rod-shaped glass is scribed, and a portion of the rod-shaped glass sandwiched between the portion subjected to the scribing process and the side of the rod-shaped glass sandwiching the portion is sandwiched. Is a method in which pressure is applied in a state that does not hinder the movement of separating from each other, and the rod-like glass is cleaved at the site subjected to the scribe processing.
その具体例を、図８および図９に基づき説明する。
まず、図８に示すように、側面の割断したい位置にスクライブ加工した棒状ガラス（ガラス成形体）１１と高圧容器１２を用意する。この高圧容器１２には棒状ガラスを挿通する開口部と液体導入口が設けられており、前記開口部と液体導入口を除いては密閉構造になっている。そして、前記開口部に棒状ガラスを挿通して開口部を塞ぐとともに、スクライブ加工部位が高圧容器１２内の中央付近にくるようにする。上記開口部では高圧容器と棒状ガラスの間はシールされ、高圧容器内に液体を入れて前記液体の圧力を高めたときに高圧容器から液体が漏れ出さないようにする。なお、上記シールは、棒状ガラスの長手方向の動きが妨げられないものとする。上記シールは例えばゴム製のチャックなどを用いて行えばよい。
A specific example will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 8, a rod-shaped glass (glass molded body) 11 and a high-pressure vessel 12 that are scribed at a position where the side surface is desired to be cut are prepared. The high-pressure vessel 12 is provided with an opening through which the rod-shaped glass is inserted and a liquid inlet, and has a sealed structure except for the opening and the liquid inlet. Then, a rod-shaped glass is inserted into the opening to close the opening, and the scribing portion is located near the center in the high-pressure vessel 12. The opening is sealed between the high-pressure vessel and the rod-shaped glass so that the liquid does not leak from the high-pressure vessel when the liquid is put into the high-pressure vessel and the pressure of the liquid is increased. In addition, the said seal shall not prevent the movement of the rod-shaped glass in the longitudinal direction. The sealing may be performed using, for example, a rubber chuck.
次に高圧容器１２の液体導入口１３から液体を導入して前記容器内を液体で満たし、さら液体の圧力を加えて密閉された高圧容器内の圧力を高める。高圧容器内の棒状ガラス側面のスクライブ加工されていない部分には均等に圧力が加わるが、スクライブ加工部位では前記圧力が加工部位を押し開くように作用し、棒状ガラスの中心軸に対して垂直方向にクラックを成長させて、図９に示すようにスクライブ加工部位の両側を分断する。
丸棒状ガラス、例えば中心軸に対し垂直な断面形状が円、楕円、長円などの棒状ガラスを側圧切断法で分断することは比較的容易にできるが、角棒状ガラスを側圧切断法で分断するのは難しいので、側圧切断法は丸棒状ガラスの割断に適用することが望ましい。
Next, a liquid is introduced from the liquid inlet 13 of the high-pressure container 12 to fill the container with the liquid, and further the pressure of the liquid is applied to increase the pressure in the sealed high-pressure container. Pressure is evenly applied to the unscribed portion of the side of the rod-shaped glass in the high-pressure vessel, but at the scribe processing portion, the pressure acts to open the processing portion and is perpendicular to the central axis of the rod-shaped glass A crack is grown on the substrate, and both sides of the scribe portion are divided as shown in FIG.
Round rod glass, for example, rod glass with a cross section perpendicular to the central axis, such as circle, ellipse, and ellipse, can be relatively easily divided by the side pressure cutting method, but the square bar glass is divided by the side pressure cutting method. Therefore, it is desirable to apply the side pressure cutting method to cleaving round bar glass.
側圧切断法による割断で棒状ガラスを中心軸に対して垂直に分断するには、徐冷によって棒状ガラス中の歪みを十分低減しておくことが有効である。このようにして割断した棒状ガラスの割断面は鏡面になっており、また、切断と異なり切断しろが不要であって切り屑もでないので、ガラスを有効利用することができる。側圧切断法に限らず、割断法はガラスを削って切断する方法と違い、ガラスを破断して分断するため切り屑が出ず、ガラスを有効利用できるとともに廃棄物の量を低減することもできる。
このようにして得たガラスブロックをカットピースとして上述のようにしてプレス成形用ガラス素材を得ることができる。
In order to divide the rod-shaped glass perpendicularly to the central axis by cleaving by the side pressure cutting method, it is effective to sufficiently reduce the strain in the rod-shaped glass by slow cooling. The fractured section of the rod-shaped glass thus cut has a mirror surface, and unlike cutting, no cutting margin is required and there is no chips, so that the glass can be used effectively. Not only the side pressure cutting method, but the cleaving method is different from the method of cutting and cutting the glass, so that the glass is broken and divided so that no chips are produced, the glass can be used effectively and the amount of waste can be reduced. .
A glass material for press molding can be obtained as described above using the glass block thus obtained as a cut piece.
なお、側圧切断法で使用する液体はガラス表面、高圧容器、シール材、高圧容器の液体導入口に接続して液体の圧力を高める加圧装置を劣化させることがなく、スクライブ加工部位内に完全に充填される表面張力が小さいもので、取り扱いが容易なものが好ましい。上記液体としては、水が好適である。 Note that the liquid used in the side pressure cutting method does not deteriorate the pressurizing device that increases the pressure of the liquid by connecting it to the glass surface, high-pressure vessel, sealing material, or liquid inlet of the high-pressure vessel, and completely in the scribe processing site. Those having a small surface tension and easy handling are preferable. Water is suitable as the liquid.
また、側圧切断を行う際の液体の圧力はガラスの機械的性質、形状、寸法などにより適宜、調整すればよいが、２００ｋｇｆ／ｃｍ2を目安とすればよく、最高圧力に対して十分耐え得る耐圧性（例えば耐圧５００ｋｇｆ／ｃｍ2）を備えた高圧容器を使用すればよい。 Further, the pressure of the liquid in performing the side pressure cutting may be adjusted as appropriate depending on the mechanical properties, shape, dimensions, etc. of the glass, but 200 kgf / cm 2 may be used as a guideline and can sufficiently withstand the maximum pressure. A high-pressure vessel having pressure resistance (for example, pressure resistance of 500 kgf / cm 2 ) may be used.
プレス成形用ガラス素材の重量は、目的とするプレス成形品の重量に等しくなるようにし、形状、寸法は上記プレス成形品の形状、プレス成形型の形状などを考慮して適宜決めることができる。 The weight of the glass material for press molding is made equal to the weight of the target press-molded product, and the shape and dimensions can be appropriately determined in consideration of the shape of the press-molded product, the shape of the press mold, and the like.
［光学素子の製造方法］
次に本発明の光学素子の製造方法について説明する。本発明の光学素子の製造方法は２つの態様からなる。
第一の態様（以下、光学素子の製法Ｉという）は、ガラス素材を加熱し、プレス成形型を用いてプレス成形する光学素子の製造方法において、上記製造方法により作製したプレス成形用ガラス素材を加熱してプレス成形することを特徴とする製造方法である。
[Method for Manufacturing Optical Element]
Next, the manufacturing method of the optical element of this invention is demonstrated. The method for producing an optical element of the present invention comprises two aspects.
The first aspect (hereinafter referred to as optical element manufacturing method I) is a method of manufacturing an optical element in which a glass material is heated and press-molded using a press mold. It is a manufacturing method characterized by heating and press-molding.
光学素子の製法Ｉは、さらに２つの態様に分けることができ、第一の方法はプレス成形用ガラス素材を加熱、軟化し、プレス成形型内に導入してプレス成形し、プレス成形品を徐冷した後、研削、研磨して光学素子に仕上げる方法である。この方法では光学素子の形状に研削しろ、研磨しろを加えた形状にガラス素材をプレス成形する。加熱、軟化から徐冷までの工程を大気中で行うことができる。この方法ではバレル研磨などにより全表面が粗面化されたガラス素材を使用し、ガラス素材全表面に窒化ホウ素などの粉末状離型剤を均一に塗布する。そして加熱炉内に導入して加熱、軟化してプレス成形型に導入する。そして上型と下型で加圧して成形した後、型を開いてプレス成形品を取り出し、徐冷炉に入れて歪みを低減するとともにガラスの屈折率を目的とする値に精密に一致させる。成形品が室温まで冷めた後、ガラス製光学素子を作製するための研削、研磨法として周知の方法を用いて研削、研磨加工して光学素子に仕上げる。このようにして球面レンズ、プリズムなどの各種光学素子を作製する。光学素子の表面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。 The optical element manufacturing method I can be further divided into two modes. The first method is to heat and soften the glass material for press molding, introduce it into the press mold, press mold, and gradually press the molded product. In this method, after cooling, it is ground and polished to finish an optical element. In this method, the glass material is press-molded into a shape obtained by grinding or polishing the shape of the optical element. The process from heating, softening to slow cooling can be performed in the atmosphere. In this method, a glass material whose entire surface is roughened by barrel polishing or the like is used, and a powder release agent such as boron nitride is uniformly applied to the entire surface of the glass material. And it introduce | transduces in a heating furnace, heats and softens, and introduce | transduces into a press mold. Then, after forming by pressing with the upper mold and the lower mold, the mold is opened, the press-molded product is taken out, and placed in a slow cooling furnace to reduce distortion and precisely match the refractive index of the glass with the target value. After the molded product is cooled to room temperature, the optical element is finished by grinding and polishing using well-known methods for grinding and polishing for producing a glass optical element. In this way, various optical elements such as a spherical lens and a prism are manufactured. If necessary, an optical multilayer film such as an antireflection film may be formed on the surface of the optical element.
光学素子の製法Ｉの第二の方法は、表面が滑らかに仕上げられたプレス成形用ガラス素材を加熱し、精密プレス成形して光学素子を作製する方法である。精密プレス成形はモールドオプティクス成形とも呼ばれ、精密に加工した成形面を有する型部材を備え、前記型部材が高精度に組まれたプレス成形型を使用し、光学素子全体の形状を成形するとともに、前記成形面を精密にガラスに転写して光学機能面を形成する方法である。この方法では複数の光学機能面の位置精度も高精度に成形することができる。例えば、レンズ両面の光学機能面の中心軸の傾き（チルト）および前記中心軸のずれ（ディセンター）を抑えたレンズの成形が可能である。第二の方法では光学機能面、すなわち、光線を屈折させたり、回折させたり、反射させたり、透過させたりする光学素子の表面を研削や研磨などの機械加工によらずに形成できるので、非球面レンズなどの機械加工では手間とコストがかかる光学素子を高い生産性のもとに製造することができる。精密プレス成形は公知の方法にしたがって行えばよい。例えば、プレス成形用ガラス素材の全表面にカーボン膜などの離型性を高め、ガラスと型成形面の滑りをよくする機能を有する膜を形成し、非酸化性雰囲気中にて前記ガラス素材を加熱し、同雰囲気中で精密プレス成形する。次いでプレス成形型を開いてプレス成形品を取り出し、徐冷して光学素子を得る。こうして得た光学素子に必要に応じて光学機能面の周囲の部分、例えばレンズの心取りなどの機械加工を行ってもよい。このような方法により、非球面レンズ、球面レンズ、レンズアレイ、マイクロレンズ、回折格子、プリズムなどの光学素子を高い生産性のもと製造することができる。光学素子の表面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。 The second method of the optical element manufacturing method I is a method of heating the glass material for press molding whose surface is finished smoothly and producing the optical element by precision press molding. Precision press molding is also called mold optics molding, which uses a press mold that has a mold member with a precisely machined molding surface and the mold member is assembled with high precision, and shapes the entire optical element. The molding surface is precisely transferred to glass to form an optical functional surface. In this method, the positional accuracy of a plurality of optical function surfaces can be formed with high accuracy. For example, it is possible to mold the lens while suppressing the tilt (tilt) of the central axis of the optical functional surfaces on both surfaces of the lens and the shift (decenter) of the central axis. In the second method, the optical functional surface, that is, the surface of the optical element that refracts, diffracts, reflects, or transmits light can be formed without machining such as grinding or polishing. Optical elements, which are troublesome and costly in machining such as spherical lenses, can be manufactured with high productivity. Precision press molding may be performed according to a known method. For example, a film having a function of improving the releasability of the carbon film or the like on the entire surface of the glass material for press molding and improving the slip between the glass and the molding surface is formed, and the glass material is used in a non-oxidizing atmosphere. Heat and precision press mold in the same atmosphere. Next, the press mold is opened, the press molded product is taken out, and gradually cooled to obtain an optical element. If necessary, the optical element thus obtained may be subjected to machining such as centering of a portion around the optical functional surface, for example, a lens. By such a method, optical elements such as an aspherical lens, a spherical lens, a lens array, a microlens, a diffraction grating, and a prism can be manufactured with high productivity. If necessary, an optical multilayer film such as an antireflection film may be formed on the surface of the optical element.
本発明の光学素子の製造方法の第二の態様（以下、光学素子の製法ＩＩという）は、本発明のガラス成形体の製造方法により作製したガラス成形体を加工して光学素子を作製する光学素子の製造方法である。
まず、上述のプレス成形用ガラス素材の製造方法の工程と同様、ガラス成形体を精密アニールし、屈折率を所望の値に精密にあわせるとともにガラス中の歪みを低減し、ガラス成形体を切断または割断してカットピースを作製する。ガラス成形体の形状としては棒状ガラス、板状ガラスなどを例示できる。プレス成形用ガラス素材の製造方法同様、丸棒状ガラスの中心軸に垂直にガラスの割断を行う場合には側圧切断法を適用することが望ましい。
次にカットピースを研削して光学素子の形状に研磨しろを加えた光学素子ブランクを作製し、このブランクを研磨して光学素子に仕上げる。
The second aspect of the optical element manufacturing method of the present invention (hereinafter referred to as “optical element manufacturing method II”) is an optical device for manufacturing an optical element by processing a glass molded body manufactured by the glass molded body manufacturing method of the present invention. It is a manufacturing method of an element.
First, in the same manner as the above-described process for producing a glass material for press molding, the glass molded body is precisely annealed, the refractive index is precisely adjusted to a desired value and the distortion in the glass is reduced, and the glass molded body is cut or cut. Cleave and make cut pieces. Examples of the shape of the glass molded body include rod-shaped glass and plate-shaped glass. Similar to the manufacturing method of the glass material for press molding, it is desirable to apply the side pressure cutting method when the glass is cut perpendicularly to the central axis of the round bar glass.
Next, the cut piece is ground to produce an optical element blank in which a margin is added to the shape of the optical element, and the blank is polished to finish the optical element.
光学素子の製法ＩＩにおいて棒状ガラスを使用する場合、棒状ガラスの外径を光学素子の外径と等しくするか、または光学素子の外径に研削しろや研磨しろを加えた外径に成形することが好ましい。なお、光学素子の製法Ｉで棒状ガラスを使用する場合も、棒状ガラスの外径をプレス成形用ガラス素材の外径と等しくするか、またはプレス成形用ガラス素材の外径に研削しろや研磨しろを加えた外径に成形することが好ましい。 When using rod-shaped glass in the optical element manufacturing method II, the outer diameter of the rod-shaped glass is made equal to the outer diameter of the optical element, or the outer diameter of the optical element is molded to an outer diameter with a grinding or polishing margin added. Is preferred. Even when rod-shaped glass is used in the optical element manufacturing method I, the outer diameter of the rod-shaped glass is made equal to the outer diameter of the glass material for press molding, or is ground or polished to the outer diameter of the glass material for press molding. It is preferable to mold to an outer diameter to which is added.
フィルターを作製する場合は、フィルターの厚みに研削しろ、研磨しろを加えた厚みのガラス板をガラス成形体から切り出し、両面を研削、研磨して平板状のフィルターとする。この方法は銅含有フツリン酸ガラスからなる半導体撮像素子の色補正フィルターなどの近赤外線吸収フィルターを製造する方法として好適である。
このようにしてレンズ、プリズム、フィルターなどの各種光学素子をガラスを破損させることなく高い生産性のもとに製造することができる。光学素子の表面には反射防止膜などの光学多層膜を形成してもよい。
When producing a filter, the glass plate of the thickness which added the grinding allowance and polish to the thickness of a filter is cut out from a glass forming object, both sides are ground and polished, and it is set as a flat filter. This method is suitable as a method for producing a near-infrared absorption filter such as a color correction filter of a semiconductor imaging device made of copper-containing fluorophosphate glass.
In this way, various optical elements such as lenses, prisms, and filters can be manufactured with high productivity without damaging the glass. An optical multilayer film such as an antireflection film may be formed on the surface of the optical element.
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。
（例１）
本例では、以下に示す方法により、屈折率（ｎｄ）が２．０８３１３、アッベ数（νｄ）が２２．２３、液相温度が１２７０℃、液相温度における粘度が０．９ｄＰａ・ｓ、ガラス転移温度が７００℃、室温における密度が４．７８、動粘性率が１．９２×１０-5ｍ2／ｓ、Ｂ2Ｏ3を６％、ＳｉＯ2を４％、Ｌａ2Ｏ3を３２％、ＴｉＯ2を２７％、ＢａＯを１４％、Ｎｂ2Ｏ5を１１％、ＺｒＯ2を６％含有する光学ガラス（光学ガラスＡ１という）からなる丸棒状のガラス成形体を、図１０に示す装置を用いて成形した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
(Example 1)
In this example, the refractive index (nd) is 2.08313, the Abbe number (νd) is 22.23, the liquidus temperature is 1270 ° C., the viscosity at the liquidus temperature is 0.9 dPa · s, and the glass is formed by the following method. Transition temperature is 700 ° C., density at room temperature is 4.78, kinematic viscosity is 1.92 × 10 −5 m 2 / s, B 2 O 3 is 6%, SiO 2 is 4%, La 2 O 3 is 32 FIG. 10 shows a round rod-shaped glass molded body made of optical glass (referred to as optical glass A1) containing 25% of TiO 2 , 27% of TiO 2 , 14% of BaO, 11% of Nb 2 O 5 and 6% of ZrO 2 . Molded using the apparatus.
まず、光学ガラスＡ１が得られるようにガラス原料を秤量し、十分混合した後、熔融容器内に導入し、加熱、熔解した。次いで、十分清澄、均質化した熔融ガラスを０．６ｄＰａ・ｓの粘度で鉛直に配置したパイプから一定の流出速度（１５ｍｌ／分）で図１０に示すように耐熱性の断熱材を介して上記パイプに密閉連結したカーボン製の鋳型に設けられた貫通孔の入口に連続して途切れることなく送り込んだ。なお、パイプ内径と貫通孔内径は同一になっており、パイプの中心と貫通孔入口の中心は精密に一致するよう位置合わせした状態で固定してある。なお、貫通孔入口へ流し込まれる熔融ガラスの温度は１３２０℃であった。鋳型貫通孔の内径はφ１２ｍｍ、貫通孔中心軸が鉛直方向に一致するようにし、上記のようにパイプの中心軸と上記貫通孔の中心軸とが一致するようにした。鋳型貫通孔の長さは３００ｍｍとし、良好な成形ができるように、鋳型の周囲を冷却（例えば空冷）し、前記冷却を調整して貫通孔内壁の温度を５２０〜６００℃に制御した。貫通孔出口から取り出される丸棒状ガラスの側面を２つのローラで挟持し、丸棒状ガラスの引き出し速度を制御した。本例では丸棒状ガラスの引き出し速度が２．２ｍｍ／分になるよう設定し、前記設定速度を一定に保つようローラの回転速度を制御した。
このようにしてφ１２ｍｍの丸棒状ガラス棒を連続的に貫通孔出口より取り出した。鋳型の直下に成形炉を配置し、鋳型から取り出した丸棒状ガラスを即、成形炉内へと移動させた。成形炉内には図示しないヒータを配置し、炉内雰囲気の温度を７８０℃に維持した。上記ローラを成形炉内に配置した。成形炉の丸棒状ガラスの移動方向の長さは３６０ｍｍであり、この中を時間をかけて丸棒状ガラスは通過するが、その間に丸棒状ガラスの中心部と表面の温度が近づくため、丸棒状ガラス自体を爆発的に破壊するような内部応力は発生せず、ガラスを破損させずに丸棒状ガラスを成形することができた。
First, glass raw materials were weighed so as to obtain optical glass A1, mixed sufficiently, then introduced into a melting vessel, heated and melted. Next, the above-mentioned clarified and homogenized molten glass is placed through a heat-resistant heat insulating material as shown in FIG. 10 at a constant outflow rate (15 ml / min) from a pipe arranged vertically with a viscosity of 0.6 dPa · s. It was continuously fed into the inlet of a through hole provided in a carbon mold hermetically connected to the pipe. The inner diameter of the pipe and the inner diameter of the through-hole are the same, and the center of the pipe and the center of the inlet of the through-hole are fixed in a state of being aligned so as to be precisely matched. In addition, the temperature of the molten glass poured into a through-hole entrance was 1320 degreeC. The inner diameter of the mold through hole was φ12 mm, and the center axis of the through hole was aligned with the vertical direction so that the center axis of the pipe and the center axis of the through hole were aligned as described above. The length of the through hole of the mold was set to 300 mm, and the periphery of the mold was cooled (for example, air cooled) so that good molding was possible, and the temperature of the inner wall of the through hole was controlled to 520 to 600 ° C. by adjusting the cooling. The side surface of the round bar-shaped glass taken out from the outlet of the through hole was sandwiched between two rollers to control the drawing speed of the round bar-shaped glass. In this example, the drawing speed of the round bar glass was set to be 2.2 mm / min, and the rotation speed of the roller was controlled so as to keep the set speed constant.
In this way, a round glass rod having a diameter of 12 mm was continuously taken out from the outlet of the through hole. A molding furnace was placed directly under the mold, and the round glass bar taken out from the mold was immediately moved into the molding furnace. A heater (not shown) was placed in the molding furnace, and the temperature of the furnace atmosphere was maintained at 780 ° C. The roller was placed in a molding furnace. The length in the moving direction of the round bar-shaped glass in the forming furnace is 360 mm, and the round bar-shaped glass passes through this over time, but since the temperature of the central part and the surface of the round bar-shaped glass approaches in the meantime, The internal stress that explosively destroys the glass itself was not generated, and a round bar glass could be formed without damaging the glass.
次に成形炉から出た丸棒状ガラスの側面の一部に、丸棒状ガラスの中心軸に垂直な方向にスクライブ加工によってケガキ線を形成した。そしてケガキ線を形成した部分を局部的に冷やしてケガキ線から中心に向けてクラックが延びるように、内部水路に水を流した金属製ジャケットをケガキ線に接触させた。このとき、金属製ジャケットを丸棒状ガラスの動きに追従させて、ケガキ線と接触した状態を保つようにした。クラックが成長した時点で丸棒状ガラスの中心軸に対し、ケガキ線が形成された部位の反対側の部位を支点で支え、ケガキ線よりも下方のガラス成形体側面を押圧してケガキ線を形成した高さよりも上の丸棒状ガラスから下の丸棒状ガラスを分離した。なお、本例の丸棒状ガラスは外径が１２ｍｍと比較的細いので、金属製ジャケットを接触させることによる熱衝撃を加えなくても良好な分離を行うことができた。
分離の際、分離する丸棒状ガラスの側面をロボットアームで保持し、分離後に前記アームで保持した状態で鋳型と成形炉の脇に置かれた連続式徐冷炉入口に丸棒状ガラスを移送した。連続式徐冷炉内にヒーターとガラスを搬送するベルトコンベアを配置し、温度分布が制御された炉中でベルト上に載置した丸棒状ガラスを移動させながら徐冷して歪みを除いた。
連続式徐冷炉から取り出した丸棒状ガラスを切断し、切断面を研磨して内部を観察したところ、脈理は表面から０．５ｍｍ以内の極浅い層内にのみ見られ、それよりも深い部分に脈理は認められなかった。つまり丸棒状ガラスの大部分は光学的に均質であった。
Next, a scribing line was formed on a part of the side surface of the round bar-like glass coming out of the forming furnace by a scribing process in a direction perpendicular to the central axis of the round bar-like glass. And the metal jacket which poured the water to the internal water channel was made to contact the marking line so that the part which formed the marking line might be cooled locally, and a crack might extend toward the center from a marking line. At this time, the metal jacket was made to follow the movement of the round bar-shaped glass so as to keep in contact with the marking line. When the crack grows, support the part opposite to the part where the marking line is formed with respect to the central axis of the round bar glass, and press the side of the glass molded body below the marking line to form the marking line. The lower round bar glass was separated from the round bar glass above the height. In addition, since the round glass of this example has a relatively thin outer diameter of 12 mm, good separation could be performed without applying a thermal shock by contacting a metal jacket.
At the time of separation, the side surface of the round bar-shaped glass to be separated was held by a robot arm, and after the separation, the round bar-shaped glass was transferred to the continuous slow cooling furnace inlet placed on the side of the mold and the molding furnace. The belt conveyor which conveys a heater and glass was arrange | positioned in the continuous-type slow cooling furnace, and it slowly cooled, removing the distortion | strain, moving the round bar glass mounted on the belt in the furnace where temperature distribution was controlled.
When the rod-shaped glass taken out from the continuous annealing furnace was cut, the cut surface was polished and the inside was observed, the striae was found only in a very shallow layer within 0.5 mm from the surface, and in a deeper part No striae were found. That is, most of the round bar glass was optically homogeneous.
同様にして、液相粘度が０．８ｄＰａ・ｓ、室温における密度が４．８３ｇ／ｃｍ3、動粘性率が１．７×１０-5ｍ2／ｓの光学ガラス（光学ガラスＡ２という）、液相粘度が１．０ｄＰａ・ｓ、室温における密度が４．８６ｇ／ｃｍ3、動粘性率が２．１×１０-5ｍ2／ｓの光学ガラス（光学ガラスＡ３という）からなる丸棒状ガラスを破損させずに成形することができた。これら丸棒状ガラスを連続式徐冷炉で徐冷した後、炉から取り出して切断し、切断面を研磨して内部を観察してところ、脈理は表面から０．５ｍｍ以内の極浅い層内にのみ見られ、それよりも深い部分に脈理は認められなかった。つまり丸棒状ガラスの大部分は光学的に均質であった。 Similarly, an optical glass (referred to as optical glass A2) having a liquid phase viscosity of 0.8 dPa · s, a density at room temperature of 4.83 g / cm 3 , and a kinematic viscosity of 1.7 × 10 −5 m 2 / s, Round bar glass made of optical glass (referred to as optical glass A3) having a liquid phase viscosity of 1.0 dPa · s, a density at room temperature of 4.86 g / cm 3 , and a kinematic viscosity of 2.1 × 10 −5 m 2 / s. It was possible to mold without damaging. These round rod-shaped glasses are gradually cooled in a continuous slow cooling furnace, then taken out from the furnace, cut, the cut surface is polished and the inside is observed, and the striae is only in an extremely shallow layer within 0.5 mm from the surface. No striae was found deeper than that. That is, most of the round bar glass was optically homogeneous.
（例２）
次に、屈折率（ｎｄ）が１．８４６６６、アッベ数（νｄ）が２３．８、液相温度が１１２３℃、液相温度における粘度が５．４ｄＰａ・ｓ、比重が３．５であって、質量％表示で、ＳｉＯ2を２５％、Ｎａ2Ｏを１２％、ＣａＯを１％、ＢａＯを１６％、ＺｒＯ2を２％、ＴｉＯ2を３０％、Ｎｂ2Ｏ5を１４％含有する光学ガラス（光学ガラスＢという）からなる丸棒状のガラス成形体を例１と同様の方法で成形した。
(Example 2)
Next, the refractive index (nd) is 1.84666, the Abbe number (νd) is 23.8, the liquidus temperature is 1123 ° C., the viscosity at the liquidus temperature is 5.4 dPa · s, and the specific gravity is 3.5. In terms of mass%, SiO 2 is 25%, Na 2 O is 12%, CaO is 1%, BaO is 16%, ZrO 2 is 2%, TiO 2 is 30%, and Nb 2 O 5 is 14%. A round bar-shaped glass molded body made of optical glass (referred to as optical glass B) was molded in the same manner as in Example 1.
本例では、熔融ガラスの流出粘度は４．５ｄＰａ・ｓ、パイプおよび鋳型貫通孔内におけるガラスの移動速度は３０ｍｌ／分、鋳型貫通孔の内径をφ３０ｍｍ、鋳型貫通孔の長さを３００ｍｍ、丸棒状ガラスの引き出し速度を０．４２ｍｍ／分とした。このようにしてφ３０ｍｍの丸棒状ガラス棒を連続的に貫通孔出口より取り出した。鋳型の貫通孔入口へ流し込まれる熔融ガラスの温度は１１５０℃であった。また、貫通孔内壁の温度を５００〜５５０℃に制御した。鋳型の直下に配置した成形炉に丸棒状ガラスの移動経路を２つに仕切る仕切り板（丸棒状ガラスの移動を妨げないようにガラスが通過する部分に開口部を有する）を設置し、成形炉内雰囲気温度が５２０℃と７１０℃になるようにコントロールした。成形炉の丸棒状ガラスの移動方向の長さを５４０ｍｍとした。この中を時間をかけて丸棒状ガラスは通過するが、その間に丸棒状ガラスの中心部と表面の温度が近づくため、丸棒状ガラス自体を爆発的に破壊するような内部応力は発生せず、ガラスを破損させずに丸棒状ガラスを成形することができた。 In this example, the flow out viscosity of the molten glass is 4.5 dPa · s, the moving speed of the glass in the pipe and the mold through hole is 30 ml / min, the inner diameter of the mold through hole is φ30 mm, the length of the mold through hole is 300 mm, The drawing speed of the rod-shaped glass was 0.42 mm / min. In this manner, a round glass rod having a diameter of 30 mm was continuously taken out from the outlet of the through hole. The temperature of the molten glass poured into the mold through-hole inlet was 1150 ° C. Further, the temperature of the inner wall of the through hole was controlled to 500 to 550 ° C. A partition plate (having an opening in the part through which the glass passes so as not to hinder the movement of the round bar-shaped glass) is installed in the molding furnace placed directly under the mold, and the molding path is divided into two. The inner atmosphere temperature was controlled to be 520 ° C and 710 ° C. The length in the moving direction of the round bar glass in the forming furnace was set to 540 mm. Although the round bar glass passes through this, the temperature of the central part and the surface of the round bar glass approaches in the meantime, so internal stress that explosively destroys the round bar glass itself does not occur, Round bar glass could be formed without damaging the glass.
次に成形炉から取り出した丸棒状ガラスを例１と同様に割断し、ロボットアームを用いて連続式徐冷炉内に移送し、歪みを除去してから丸棒状ガラスを取り出した。
このようにして得た丸棒状ガラスを切断し、切断面を研磨して内部を観察してところ、脈理は表面から０．５ｍｍ以内の極浅い層内にのみ見られ、それよりも深い部分に脈理は見られなかった。つまり丸棒状ガラスの大部分は光学的に均質であった。
Next, the round bar-shaped glass taken out from the molding furnace was cleaved in the same manner as in Example 1, and transferred to a continuous slow cooling furnace using a robot arm to remove the distortion, and then the round bar-shaped glass was taken out.
When the round bar-like glass thus obtained is cut, the cut surface is polished and the inside is observed, the striae can be seen only in an extremely shallow layer within 0.5 mm from the surface, and the deeper part There was no striae. That is, most of the round bar glass was optically homogeneous.
（例３）
次に、屈折率（ｎｄ）が１．４９７００、アッベ数（νｄ）が８１．６、液相温度が６４５℃、液相温度における粘度が３２０ｄＰａ・ｓ、ガラス転移温度が４５５℃、１００〜３００℃における平均線膨張係数が１５５×１０-6／℃のフツリン酸ガラス（光学ガラスＣという）からなる丸棒状のガラス成形体を例１、２と同様の方法で成形した。
(Example 3)
Next, the refractive index (nd) is 1.49700, the Abbe number (νd) is 81.6, the liquidus temperature is 645 ° C., the viscosity at the liquidus temperature is 320 dPa · s, the glass transition temperature is 455 ° C., and 100 to 300 A round bar-shaped glass molded body made of fluorophosphate glass (referred to as optical glass C) having an average linear expansion coefficient at 155 ° C. of 155 × 10 −6 / ° C. was molded in the same manner as in Examples 1 and 2.
本例では、熔融ガラスの流出粘度は２５ｄＰａ・ｓ、パイプおよび鋳型貫通孔内におけるガラスの移動速度は８０ｍｌ／分、鋳型貫通孔の内径をφ５０ｍｍ、鋳型貫通孔の長さを２００ｍｍ、丸棒状ガラスの引き出し速度を４０ｍｍ／分とした。鋳型の貫通孔入口へ流し込まれる熔融ガラスの温度は７２０℃であった。また、貫通孔内壁温度は４００〜４５０℃に制御した。 In this example, the flow-out viscosity of the molten glass is 25 dPa · s, the moving speed of the glass in the pipe and the mold through-hole is 80 ml / min, the inner diameter of the mold through-hole is φ50 mm, the length of the mold through-hole is 200 mm, round glass The pulling-out speed was 40 mm / min. The temperature of the molten glass poured into the mold through-hole inlet was 720 ° C. Moreover, the inner wall temperature of the through hole was controlled to 400 to 450 ° C.
このようにしてφ５０ｍｍの丸棒状ガラス棒を連続的に貫通孔出口より取り出した。鋳型の直下に配置した成形炉内雰囲気温度を５００℃に維持し、成形炉の丸棒状ガラスの移動方向の長さを３２０ｍｍとした。この中を時間をかけて丸棒状ガラスは通過するが、その間に丸棒状ガラスの中心部と表面の温度が近づくため、ガラスを破損させずに丸棒状ガラスを成形することができた。
次に成形炉から出た丸棒状ガラスを例１、２に記載されている金属製ジャケットをケガキ線に接触させて熱衝撃を加える方法を併用する方法で割断し、ロボットアームを用いて連続式徐冷炉内に移送した。連続式徐冷炉内を移動しながら歪みを除去したガラス成形体を炉から取り出した。本例の丸棒状ガラスは外径が５０ｍｍと太いが熱衝撃を併用する方法によって良好な割断を行うことができた。
このようにして得た丸棒状ガラスを切断し、切断面を研磨して内部を観察したところ、脈理は表面から０．５ｍｍ以内と極浅い層内にのみ見られ、それよりも深い部分には脈理は見られなかった。つまり丸棒状ガラスの大部分は光学的に均質であった。
In this manner, a round glass rod having a diameter of 50 mm was continuously taken out from the outlet of the through hole. The atmosphere temperature in the molding furnace arranged immediately below the mold was maintained at 500 ° C., and the length in the moving direction of the round bar glass in the molding furnace was 320 mm. The round bar-shaped glass passes through this, but since the temperature of the central part and the surface of the round bar-shaped glass approaches in the meantime, the round bar-shaped glass could be formed without damaging the glass.
Next, the round bar-shaped glass coming out of the forming furnace is cleaved by a method in which a metal jacket described in Examples 1 and 2 is brought into contact with a marking line and a thermal shock is applied in combination, and a continuous type using a robot arm. It was transferred into a slow cooling furnace. The glass molded body from which the strain was removed while moving in the continuous slow cooling furnace was taken out of the furnace. Although the round glass of this example was thick with an outer diameter of 50 mm, it could be cleaved satisfactorily by a method using thermal shock in combination.
When the round bar-like glass thus obtained was cut, the cut surface was polished and the inside was observed, the striae was found only in the very shallow layer within 0.5 mm from the surface, and in the deeper part There was no striae. That is, most of the round bar glass was optically homogeneous.
（例３’）
前記光学ガラスＣからなる丸棒状のガラス成形体を、以下の方法で成形した。
熔融容器から下方に引き出された熔融ガラスが、貫通孔が水平になるように配置した鋳型内に鋳込まれるように、図１０に示す装置を変更し、貫通孔が入口付近の屈曲部で直角に曲げられた鋳型を使用し、入口が上を向くようにして、パイプと鋳型の貫通孔入口を連結した以外は、例３と同様の方法で丸棒状ガラスを得た。なお、貫通孔が水平になるように鋳型を配置したので、ガラス成形体は水平方向に引き出した。
このようにして得た丸棒状ガラスを切断し、切断面を研磨して内部を観察してところ、脈理は表面から０．５ｍｍ以内の極浅い層内にのみ見られ、それよりも深い部分に脈理は見られなかった。つまり丸棒状ガラスの大部分は光学的に均質であった。
(Example 3 ')
A round rod-shaped glass molded body made of the optical glass C was molded by the following method.
The apparatus shown in FIG. 10 is changed so that the molten glass drawn downward from the melting vessel is cast into a mold arranged so that the through hole is horizontal, and the through hole is perpendicular to the bent portion near the inlet. A round bar-like glass was obtained in the same manner as in Example 3 except that the mold bent in the above-described manner was used and the pipe and the through-hole inlet of the mold were connected so that the inlet faced upward. Since the mold was arranged so that the through hole was horizontal, the glass molded body was pulled out in the horizontal direction.
When the round bar-like glass thus obtained is cut, the cut surface is polished and the inside is observed, the striae can be seen only in an extremely shallow layer within 0.5 mm from the surface, and the deeper part There was no striae. That is, most of the round bar glass was optically homogeneous.
（例３”）
前記光学ガラスＡ１〜３、Ｂからなる丸棒状のガラス成形体を、以下の方法で成形した。
図７に示すように、鋳型貫通孔の出口より内部にピストンを挿入した。そして貫通孔入口を熔融ガラス中に浸漬してピストンを上昇させ、貫通孔内に熔融ガラスを吸い上げた。こうして鋳込まれて成形されたガラスを鋳型ごと取り出し、自爆しないように冷却してから鋳型から取り出し丸棒状ガラスを得た。
このようにして得た丸棒状ガラスを切断し、切断面を研磨して内部を観察してところ、脈理は表面から０．５ｍｍ以内の極浅い層内にのみ見られ、それよりも深い部分に脈理は見られなかった。つまり丸棒状ガラスの大部分は光学的に均質であった。
(Example 3 ”)
A round rod-shaped glass molded body made of the optical glasses A1 to A3 and B was molded by the following method.
As shown in FIG. 7, a piston was inserted into the inside of the outlet of the mold through hole. And the through-hole inlet was immersed in molten glass, the piston was raised, and the molten glass was sucked up in the through-hole. The glass thus cast and molded was taken out together with the mold, cooled to prevent self-detonation, and then taken out from the mold to obtain a round bar glass.
When the round bar-like glass thus obtained is cut, the cut surface is polished and the inside is observed, the striae can be seen only in an extremely shallow layer within 0.5 mm from the surface, and the deeper part There was no striae. That is, most of the round bar glass was optically homogeneous.
（例４）
例１、２、３で作製した徐冷済みの各丸棒状ガラスを使用してプレス成形用ガラス素材を作製した。まず丸棒状ガラス側面の割断した部位にスクライブ加工によりケガキ線を形成した。そして高圧容器中に丸棒状ガラスを挿通し、容器内中央にケガキ線を形成した部位が位置するようにし、中心軸方向の動きを制限しないよう丸棒状ガラスを容器開口部にゴムシールでチャックし、容器内に水を注入して内部に泡が入らないように容器内を水で満たした。
この状態で容器内の水圧を２００ｋｇｆ／ｃｍ2に加圧してケガキ線の位置で丸棒状ガラスを中心軸に垂直にガラスを分断した。このようにして所定の間隔で丸棒状ガラスを割断し、カットピースを作製した。
次に、上記カットピースをバレル研磨して目的とするプレス成形品の重量と等しい重量に調整するとともに、鋭利なエッジを丸め、表面を粗面化してプレス成形用ガラス素材とした。
(Example 4)
A glass material for press molding was produced using each of the round bar-like glasses that had been slowly cooled produced in Examples 1, 2, and 3. First, a scribing line was formed by scribing on the cleaved portion of the side surface of the round bar glass. Then, insert the round bar glass into the high pressure vessel so that the part where the marking line is formed is located in the center of the container, and chuck the round bar glass with the rubber seal to the container opening so as not to limit the movement in the central axis direction, Water was poured into the container, and the container was filled with water so that bubbles did not enter.
In this state, the water pressure in the container was increased to 200 kgf / cm 2 , and the glass was cut perpendicularly to the center axis of the round bar glass at the position of the marking line. In this way, the round bar-shaped glass was cleaved at a predetermined interval to produce cut pieces.
Next, the cut piece was barrel-polished to adjust the weight to be equal to the weight of the target press-molded product, and the sharp edge was rounded to roughen the surface to obtain a press-molding glass material.
（例５）
例４で作製したカットピースを研削、研磨して表面が滑らかなプレス成形用ガラス素材を作製した。
(Example 5)
The cut piece produced in Example 4 was ground and polished to produce a press-molding glass material having a smooth surface.
（例６）
次に例４で作製したプレス成形用ガラス素材の全表面に窒化ホウ素からなる粉末状離型剤を均一に塗布し、加熱炉内に入れて炉内で移送しながら大気中で加熱、軟化させた。
軟化したガラス素材を上型、下型、胴型からなるプレス成形型に導入して大気中でプレス成形し、型を開いてプレス成形品を取り出し、徐冷炉に入れて精密アニールを行い、室温まで冷まして光学素子ブランクとした。
次に、上記ブランクを研削、研磨して光学ガラスＡ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ、Ｃそのそれぞれからなる球面レンズを作製した。
いずれのレンズ内部にも失透、脈理は見られず、光学的に均質な光学素子を得ることができた。
(Example 6)
Next, a powder mold release agent made of boron nitride is uniformly applied to the entire surface of the press-molding glass material produced in Example 4, and is heated and softened in the atmosphere while being transferred into the furnace. It was.
The softened glass material is introduced into a press mold consisting of an upper mold, a lower mold, and a body mold, press-molded in the atmosphere, the mold is opened, the press-molded product is taken out, placed in a slow cooling furnace, and precision annealed to room temperature. It cooled and it was set as the optical element blank.
Next, the blank was ground and polished to produce spherical lenses made of optical glasses A1, A2, A3, B, and C, respectively.
No devitrification or striae was observed inside any lens, and an optically homogeneous optical element could be obtained.
（例７）
次に例５で作製したプレス成形用ガラス素材の全表面にカーボン膜を形成し、窒素と水素の混合ガス雰囲気中にて加熱し、ＳｉＣ製の型材の成形面上に離型膜としてカーボン膜を付けたプレス成形型を用いて精密プレス成形した。次いで精密プレス成形品を徐冷して、光学ガラスＣからなる非球面レンズを得た。
レンズ内部には失透、脈理は見られず、光学的に均質な光学素子を得ることができた。
(Example 7)
Next, a carbon film is formed on the entire surface of the press-molding glass material produced in Example 5, heated in a mixed gas atmosphere of nitrogen and hydrogen, and a carbon film as a release film on the molding surface of the SiC mold material. Precision press molding was performed using a press molding die with a mark. Subsequently, the precision press-molded product was gradually cooled to obtain an aspheric lens made of optical glass C.
There was no devitrification or striae inside the lens, and an optically homogeneous optical element could be obtained.
（例８）
例１〜３で作製した精密アニール済みの丸棒状ガラスを側圧切断法で中心軸に垂直に分断し、カットピースを作製した。次いで、カットピースを研削、研磨して光学ガラスＡ１、Ａ２、Ａ３、Ｂ、Ｃからなる球面レンズを作製した。
いずれのレンズ内部にも失透、脈理は見られず、光学的に均質な光学素子を得ることができた。
(Example 8)
The precision annealed round bar-shaped glass produced in Examples 1 to 3 was cut perpendicularly to the central axis by a side pressure cutting method to produce cut pieces. Next, the cut pieces were ground and polished to produce spherical lenses made of optical glasses A1, A2, A3, B, and C.
No devitrification or striae was observed inside any lens, and an optically homogeneous optical element could be obtained.
本発明によれば、脈理が防止ないしは低減された光学的に均質なガラス成形体を生産性よく製造することができる。特に、本発明によれば、流出時の粘度の低いガラスから、光学的に均質なガラス成形体を安定して製造することができる。 According to the present invention, an optically homogeneous glass molded body in which striae is prevented or reduced can be produced with high productivity. In particular, according to the present invention, an optically homogeneous glass molded body can be stably produced from a glass having a low viscosity at the time of outflow.
Claims (8)
前記貫通孔内に導入された熔融ガラスを、貫通孔出口において前記熔融ガラスの少なくとも表面が固化し、かつ貫通孔出口におけるガラス表面温度が該ガラスのガラス転移温度Ｔｇより１５０℃低い温度（Ｔｇ−１５０℃）以上かつガラス転移温度Ｔｇ以下となるように冷却し、
少なくとも表面が固化したガラスの貫通孔出口からの引き出し速度を制御することにより、貫通孔内への熔融ガラスの導入量を制御し、
貫通孔出口から連続的に引き出されたガラスを、該ガラスのガラス転移温度Ｔｇよりも１５０℃低い温度（Ｔｇ−１５０℃）以上の環境下を通過させることによりガラス中心部と側面の温度を近づけた後、ガラス側面の温度が該ガラスのガラス転移温度Ｔｇよりも１５０℃低い温度以上かつガラス転移温度Ｔｇ以下であるときに割断しガラス成形体を得ることを特徴とするガラス成形体の製造方法。 In the method for producing a glass molded body, the molten glass in the molten glass tank is continuously introduced into the through hole of the mold, and continuously drawn out from the outlet of the through hole to obtain a glass molded body.
The molten glass introduced into the through hole is solidified at the surface of the molten glass at the exit of the through hole, and the glass surface temperature at the exit of the through hole is 150 ° C. lower than the glass transition temperature Tg of the glass (Tg− 150 ° C.) or higher and glass transition temperature Tg or lower ,
By controlling the drawing speed from the outlet of the through-hole of the glass whose surface is solidified, the amount of molten glass introduced into the through-hole is controlled ,
The glass drawn continuously from the outlet of the through hole is passed through an environment of 150 ° C. lower than the glass transition temperature Tg of the glass (Tg−150 ° C.) or more, thereby bringing the glass center portion and side surfaces closer to each other. and after the production of glass shaped material that the temperature of the glass side is characterized by cleaving to Rukoto obtain a glass molded body when it is below the glass transition temperature of 0.99 ° C. temperature lower or higher than the Tg and the glass transition temperature Tg of the glass Method.
前記パイプ流出口と貫通孔入口は密閉連結されており、
前記貫通孔に流し込まれた熔融ガラスを、貫通孔出口において前記熔融ガラスの少なくとも表面が固化し、かつ貫通孔出口におけるガラス表面温度が該ガラスのガラス転移温度Ｔｇより１５０℃低い温度（Ｔｇ−１５０℃）以上かつガラス転移温度Ｔｇ以下となるように冷却し、
少なくとも表面が固化したガラスの貫通孔出口からの引き出し速度を制御し、
貫通孔出口から連続的に引き出されたガラスを、該ガラスのガラス転移温度Ｔｇよりも１５０℃低い温度（Ｔｇ−１５０℃）以上の環境下を通過させることによりガラス中心部と側面の温度を近づけた後、ガラス側面の温度が該ガラスのガラス転移温度Ｔｇよりも１５０℃低い温度以上かつガラス転移温度Ｔｇ以下であるときに割断しガラス成形体を得ることを特徴とするガラス成形体の製造方法。 In the method for producing a glass molded body, the molten glass flowing out from the pipe outlet is continuously poured into a through-hole inlet of a mold having a through-hole, and continuously drawn out from the outlet of the through-hole to obtain a glass molded body.
The pipe outlet and the through hole inlet are hermetically connected,
The molten glass poured into the through-hole is solidified at least at the surface of the molten glass at the exit of the through-hole, and the glass surface temperature at the exit of the through-hole is 150 ° C. lower than the glass transition temperature Tg of the glass (Tg−150 ° C.) and glass transition temperature Tg or lower ,
Control the pull-out speed from the through-hole outlet of the glass with at least the surface solidified,
The glass drawn continuously from the outlet of the through hole is passed through an environment of 150 ° C. lower than the glass transition temperature Tg of the glass (Tg−150 ° C.) or more, thereby bringing the glass center portion and side surfaces closer to each other. and after the production of glass shaped material that the temperature of the glass side is characterized by cleaving to Rukoto obtain a glass molded body when it is below the glass transition temperature of 0.99 ° C. temperature lower or higher than the Tg and the glass transition temperature Tg of the glass Method.
請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法によりガラス成形体を作製し、作製したガラス成形体を機械加工してガラス素材とすることを特徴とするプレス成形用ガラス素材の製造方法。 In the manufacturing method of the glass material for press molding for heating, softening and press molding,
A method for producing a glass material for press molding, wherein a glass molded body is produced by the production method according to any one of claims 1 to 4 , and the produced glass molded body is machined into a glass material. .
前記機械加工は、棒状ガラスまたは板状ガラスの中心軸に対して垂直にガラス成形体を切断または割断する加工を含む請求項５に記載のプレス成形用ガラス素材の製造方法。 The glass molded body is made of rod-shaped glass or plate-shaped glass,
The said machining is a manufacturing method of the glass raw material for press molding of Claim 5 including the process which cut | disconnects or cleaves a glass molded object perpendicularly | vertically with respect to the central axis of rod-shaped glass or plate-shaped glass.
請求項５または６に記載の製造方法によりプレス成形用ガラス素材を作製し、作製したプレス成形用ガラス素材を加熱してプレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法。 In the method of manufacturing an optical element in which a glass material is heated and press-molded using a press mold,
The process according to claim 5 or 6 to prepare a glass material for press molding, the manufacturing method of the optical element by heating the glass material for press molding manufactured, characterized in that press-molding.
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