JP5081717B2 - 成形型、精密プレス成形用プリフォームの製造方法、光学素子の製造方法 - Google Patents
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Description
[1]
ガラス塊を収容するガラス塊収容部を有し、前記収容部の底部が多孔質体で構成された、軟化状態のガラスを成形するための成形型において、
前記多孔質体は、一の面が前記軟化状態のガラスを風圧によって浮上させながら成形するための成形面であり、前記成形面の背面側に前記風圧を生じさせるガスを多孔質体に導入する面を有し、
前記ガス導入面は、前記成形面中央部に対応する部分に凹部を有し、かつ前記凹部表面の少なくとも一部は気孔を潰すことで気孔率がその他のガス導入面より低いことを特徴とする成形型。
[2]
ガラス塊収容部内に底部を囲む側壁部を備え、前記底部と側壁部の下方の末端の間に底部を構成する多孔質体から噴出するガスを前記収容部の外に排気するガス排気路が設けられている[1]に記載の成形型。
[3]
ガラス塊収容部内に底部を囲む側壁を備え、前記側壁にガラス塊成形部の底部から開口部に延びる溝が設けられている[1]に記載の成形型。
[4]
熔融ガラスから熔融ガラス塊を分離し、成形型上で該ガラス塊を精密プレス成形用プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、
[1]〜[3]のいずれかに記載の成形型を用い、前記多孔質体の成形面上に熔融ガラス塊を供給するとともに、該成形型の成形面からガスを噴出してガラス塊を浮上することを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
[5]
成形型上のガラス塊をプレス成形する[4]に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
[6]
精密プレス成形用プリフォームを加熱して、精密プレス成形型を用いて精密プレス成形する光学素子の製造方法において、
[4]または[5]に記載の方法で精密プレス成形用プリフォームを作製し、作製したプリフォームを加熱して精密プレス成形する光学素子の製造方法。
[7]
前記プリフォームを精密プレス成形型に導入して、該プリフォームと精密プレス成形型を一緒に加熱して精密プレス成形する[6]に記載の光学素子の製造方法。
[8]
予熱したプリフォームを精密プレス成形型に導入し、精密プレス成形する[6]に記載の光学素子の製造方法。
[9]
メニスカスレンズまたは両凹レンズを精密プレス成形により作製する[6]〜[8]のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
本発明の成形型は、多孔質体を構成部材として含む、軟化状態のガラスを成形するための成形型である。この成形型は、
前記多孔質体が、一の面が前記軟化状態のガラスを風圧によって浮上させながら成形するための成形面であり、前記成形面の背面側に前記風圧を生じさせるガスを多孔質体に導入する面を有すること、さらに
前記ガス導入面は、前記成形面中央部に対応する部分に凹部を有し、かつ前記凹部表面の少なくとも一部は気孔率がその他のガス導入面より低いことを特徴とする。
次に精密プレス成形用プリフォームの製造方法について説明する。
本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法は、熔融ガラスから熔融ガラス塊を分離し、成形型上で該ガラス塊を精密プレス成形用プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法である。この製造方法は、上記本発明の成形型を用い、前記多孔質体の成形面上に熔融ガラス塊を供給するとともに、該成形型の成形面からガスを噴出してガラス塊を浮上することを特徴とする。
本発明の光学素子の製造方法は、精密プレス成形用プリフォームを加熱して、精密プレス成形型を用いて精密プレス成形する光学素子の製造方法である。この製造方法は、上記本発明の方法で製造したプリフォームを加熱して精密プレス成形する光学素子の製造方法である。
この方法は、プレス成形型にプリフォームを導入し、プレス成形型とプリフォームを一緒に加熱し、精密プレス成形するというものである(精密プレス成形法1とういう)。精密プレス成形法1において、プレス成形型と前記プリフォームの温度をともに、プリフォームを構成するガラスが106〜1012dPa・sの粘度を示す温度に加熱して精密プレス成形を行うことが好ましい。また前記ガラスが1012dPa・s以上、より好ましくは1014dPa・s以上、さらに好まくは1016dPa・s以上の粘度を示す温度にまで冷却してから精密プレス成形品をプレス成形型から取り出すことが望ましい。上記の条件により、プレス成形型成形面の形状をガラスにより精密に転写することができるとともに、精密プレス成形品を変形することなく取り出すこともできる。
この方法は、プレス成形型に予熱したプリフォームを導入し、精密プレス成形することを特徴とするものである(精密プレス成形法2という)。この方法では、プレス成形型とプレス成形用プリフォームを別々に予熱し、予熱されたプリフォームをプレス成形型に導入して精密プレス成形することが好ましい。この方法によれば、前記プリフォームをプレス成形型に導入する前に予め加熱するので、サイクルタイムを短縮化しつつ、表面欠陥のない良好な面精度の光学素子を製造することができる。
図1の下図はガラスを成形中の成形型の垂直断面を模式的に示したものである。この方法は、ガラス塊の被プレス面の浮上成形面側を凹面あるいは平坦面な下面とし、反対側の自由曲面(上面)が凸面となる成形方法である。成形型は外枠1とスリット6を設けた側壁部4、および浮上型3により構成される。浮上型3は多孔質体製でガラス浮上面3-1および反対側の円柱状の穴の周辺のドーナツ状の部分3-2のわずかに底上げし、噴出ガスが通過できるような面以外の3-4、3-3、3-5は多孔質体表面の気孔を潰してある。裏面には中央部に円柱状の穴5を設ける。円柱状の穴5の内面3-6は多孔質体の表面の目をつぶすかあるいは噴出ガスの通過量が少なくなる加工を施してある。成形するプリフォームの容量および被プレス面の形状に応じて直径および深さを変更し対応する。
(1)成形型
成形スペースであるガラス塊収容部の容量は756.5mm3である。寸法は裁頭円錐の上側の大きい直径を14.68mmとし、片側4°のテーパを付けテーパの最下端の位置までの深さを5mmとした。この位置より上側に向かって中央部で0.85mmの高さの凸形状の32Rの多孔質体を組み込んである。
ガラス塊を構成するガラスの組成は、次のとおりである。B2O3の含有量が38モル%、SiO2の含有量が5モル%、ZnOの含有量が23モル%、La2O3の含有量が19モル%、ZrO2の含有量が5モル%、Ta2O5の含有量が4%、WO3の含有量が6%であり、これら成分の合計含有量が100モル%である。
ガラスの粘度は次のとおりである。
流出時の粘度が3.8〜4.5dPa・s、
成形型凹部への供給時の粘度が9〜60dPa・s、
成形型で浮上しながら成形する時の粘度が60〜103dPa・s
である。
1個あたりの成形タクトは約7.7秒、ガス噴出量は、成形面の中央部で0.08〜0.15リットル/分、周辺部で0.2〜0.3リットル/分とした。
プリフォームの体積は557mm3、各部の寸法、曲率半径はおおよそ図5に示す値である。寸法の単位、曲率半径の単位はmmである。
成形型がプレス位置に停止した時点から上プレス装置がONになるまでの時間をa1、上プレス装置がONの状態にある時間をb1とし、成形型がプレス位置に停止した時点から下プレス装置がONになるまでの時間をa2、上プレス装置がONの状態にある時間をb2とする。
さらに、1タクト(h)を7968m秒としたまま、a1を50m秒、b1を4000m秒、a2を50m秒、b2を3200m秒として質量2670mgのプリフォームを成形した。
実施例3は実施例1で得られたプリフォームを精密プレス成形して非球面メニスカスレンズを作製する例である。
実施例4は実施例2で得られたプリフォームを精密プレス成形して非球面目メニスカスレンズを作製する例である。
Claims (9)
- ガラス塊を収容するガラス塊収容部を有し、前記収容部の底部が多孔質体で構成された、軟化状態のガラスを成形するための成形型において、
前記多孔質体は、一の面が前記軟化状態のガラスを風圧によって浮上させながら成形するための成形面であり、前記成形面の背面側に前記風圧を生じさせるガスを多孔質体に導入する面を有し、
前記ガス導入面は、前記成形面中央部に対応する部分に凹部を有し、かつ前記凹部表面の少なくとも一部は気孔を潰すことで気孔率がその他のガス導入面より低いことを特徴とする成形型。 - ガラス塊収容部内に底部を囲む側壁部を備え、前記底部と側壁部の下方の末端の間に底部を構成する多孔質体から噴出するガスを前記収容部の外に排気するガス排気路が設けられている請求項1に記載の成形型。
- ガラス塊収容部内に底部を囲む側壁を備え、前記側壁にガラス塊成形部の底部から開口部に延びる溝が設けられている請求項1に記載の成形型。
- 熔融ガラスから熔融ガラス塊を分離し、成形型上で該ガラス塊を精密プレス成形用プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、
請求項1〜3のいずれかに記載の成形型を用い、前記多孔質体の成形面上に熔融ガラス塊を供給するとともに、該成形型の成形面からガスを噴出してガラス塊を浮上することを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法。 - 成形型上のガラス塊をプレス成形する請求項4に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
- 精密プレス成形用プリフォームを加熱して、精密プレス成形型を用いて精密プレス成形する光学素子の製造方法において、
請求項4または5に記載の方法で精密プレス成形用プリフォームを作製し、作製したプリフォームを加熱して精密プレス成形する光学素子の製造方法。 - 前記プリフォームを精密プレス成形型に導入して、該プリフォームと精密プレス成形型を一緒に加熱して精密プレス成形する請求項6に記載の光学素子の製造方法。
- 予熱したプリフォームを精密プレス成形型に導入し、精密プレス成形する請求項6に記載の光学素子の製造方法。
- メニスカスレンズまたは両凹レンズを精密プレス成形により作製する請求項6〜8のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
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