CN101050052B - 大规模生产精密模压预制件的方法、预制件成形装置及光学元件生产工艺 - Google Patents

Abstract

一种大规模生产表面曲率半径变动和质量变动较小的精密模压预制件的方法，以提高通过精密模压生产的玻璃模制产品的生产率，该方法包括下述步骤，即循环使用多个成形模具接收以一个接一个的玻璃块的形式持续流出的熔融玻璃并将玻璃块成形为精密模压预制件，该方法还包括针对每个成形模具对已成形预制件的表面曲率半径进行评估，以识别出使预制件具有预定曲率半径范围之外的表面曲率半径的任何成形模具，并对此后在这种被识别出的成形模具上/上方成形的玻璃块表面曲率半径进行控制，使此后在所述被识别出的成形模具上/上方成形的预制件表面曲率半径落在所述预定曲率半径范围内；还公开了对根据上述方法生产的预制件进行精密模压来生产光学元件的工艺。

Description

大规模生产精密模压预制件的方法、预制件成形装置及光学元件生产工艺

技术领域

本发明涉及大规模生产精密模压预制件的方法、预制件成形装置以及光学元件的生产工艺。更具体地说，本发明涉及大规模生产表面曲率半径变动和质量变动都较小的精密模压预制件以使通过精密模压生产的玻璃模制产品生产率提高的方法、用于对上述预制件进行成形的装置、以及对由上述方法生产的预制件进行精密模压而生产光学元件的工艺。

背景技术

已知一种如JP-A-2003-40632所公开的方法，在该方法中，使熔融玻璃流出，分离出预定量的玻璃并使其在冷却玻璃的过程中在模具上或其上方成形为精密模压预制件。在上述方法中，将多个成形模具布置在转盘或类似物上，该转盘步进式转动使成形模具接收连续流出的熔融玻璃以将其逐个成形为预制件，并再次使用取出预制件之后的成形模具来接收熔融玻璃，重复这种操作来大规模生产预制件。

同时，近年来，非球面透镜正被越来越多地用作构成图像传感光学系统所用的透镜。从提高生产率的观点来看，要通过对玻璃制成的预制件进行精密模压来生产这样的非球面透镜。为了更高的性能以及减小图像传感光学系统的尺寸，对于下述透镜的需求正在增加，所述透镜的生产需要从精密模压之前的玻璃形状到精密模压之后的玻璃形状有较大变形，例如弯月形的非球面透镜。

通过模压来生产这样的透镜需要这样的预制件，该预制件表面上的曲率半径的变动异常地小。例如，在用具有凸起形状的模制表面的压模压制具有外凸形表面以及较小曲率半径的预制件时，预制件的中心轴线位置容易偏离压模的中心轴心，结果造成这样的问题，即这种透镜的生产率如同生产具有非均匀厚度的透镜一样降低了。

而且，近年来，在将透镜结合到光学系统中时采用的方法中，用透镜中并非光学功能表面的另外表面作为参考表面。对于这样的透镜，将用作定位参考表面的表面和光学功能表面都通过精密模压来形成比较好。

为了生产上述透镜，要对预制件进行精密模压以将玻璃填充到压模部件所包围的空间中。在使用的预制件具有略微超出的质量时，玻璃会被挤出上述空间，进入构成压模的模具部件之间并形成毛刺，从而损坏压模或妨碍生产进行。在预制件质量不足时，玻璃不能良好地填充到可能构成定位参考表面的部分中，并造成不能生产出期望透镜这样的问题。

如上所述，近年来，对于减小预制件表面的曲率半径变动和预制件的质量变动这种需求正在急剧增长。

发明内容

[本发明要解决的问题]

在此情况下，本发明的一个目的是提供一种大规模生产精密模压预制件的方法、一种对上述预制件进行成形的装置以及一种通过对上述方法生产的预制件进行精密模压而生产光学元件的工艺，其中所述方法用于减小表面曲率半径变动或质量变动以提高通过精密模压而生产的玻璃模制产品的生产率。

[解决问题的方式]

为了达到上述目的，本发明人进行了认真研究，结果发现，可以通过一种基于特定方法的预制件大规模生产方法以及一种具有特定结构的预制件成形装置来达到上述目的。本发明是相应地基于上述发现而完成的。

即，本发明提供了：

(1)一种大规模生产精密模压预制件的方法，所述方法包括下述步骤：循环使用多个成形模具接收以一个接一个的玻璃块的形式持续流出的熔融玻璃，并将玻璃块成形为精密模压预制件，

所述方法包括针对每个成形模具对已成形预制件的表面曲率半径进行评估，以识别出使预制件具有预定曲率半径范围之外的表面曲率半径的成形模具，并且如果识别出这样的成形模具，则对此后在所述被识别出的成形模具上/上方成形的玻璃块的表面曲率半径进行控制，以使此后在所述被识别出的成形模具上/上方成形的预制件的表面曲率半径落在所述预定曲率半径范围内(称为“预制件大规模生产方法1”)，

(2)根据上述(1)所述的大规模生产精密模压预制件的方法，其中，根据哪个模具曾被用于哪些预制件的成形而对预制件进行分组，并对分组后的每个预制件组的预制件样品评估其表面曲率半径，

(3)根据上述(1)或(2)所述的大规模生产精密模压预制件的方法，其中，通过在正被成形为预制件的玻璃块的上表面上施加压力或者在玻璃块的所述上表面附近产生负压，来对所述曲率半径进行控制，

(4)一种用于大规模生产精密模压预制件的方法，所述方法包括下述步骤：循环使用多个成形模具接收以一个接一个的玻璃块的形式持续流出管道的熔融玻璃并将玻璃块成形为精密模压预制件，

所述方法包括下述操作：使成形模具靠近所述管道以接收所述熔融玻璃的下端，然后使所述成形模具迅速向下运动以使所述熔融玻璃分开并在成形模具接收熔融玻璃块，以及

下述操作：当每个成形模具接收熔融玻璃时，通过使所述成形模具靠近所述管道来精确调节所述管道与每个成形模具之间的距离，使得所述管道与每个成形模具之间的所述距离恒定(下文中称为“预制件大规模生产方法2”)，

(5)一种预制件成形装置，所述装置包括多个成形模具以及用于循环运载所述多个成形模具的成形模具运载单元，并构造成用所述多个成形模具一个接一个的地接收持续流出的熔融玻璃并将接收到的熔融玻璃成形为预制件，

所述装置包括施压单元或负压产生单元，所述施压单元用于在任一个成形模具上的玻璃的上表面上施加压力，所述负压产生单元用于在所述玻璃上表面附近产生负压，以及

压力控制机构或负压控制机构，所述压力控制机构用于对要施加到所述玻璃上表面上的压力进行控制，所述负压控制机构用于对要在所述玻璃上表面附近产生的负压进行控制(下文中称为“预制件成形装置1”)，

(6)一种预制件成形装置，所述装置包括多个成形模具以及用于循环运载所述多个成形模具的成形模具运载单元，并构造成用所述多个成形模具一个接一个的地接收持续流出的熔融玻璃并将接收到的熔融玻璃成形为预制件，

所述装置包括成形模具上下运动机构，用于使每个成形模具在接收到持续流出的熔融玻璃的位置处向上运动和迅速向下运动预定距离，以及

调节机构，用于根据每个成形模具对所述距离进行调节(下文中称为“预制件成形装置2”)，以及

(7)一种用于生产光学元件的工艺，所述工艺包括对通过上述(1)到(4)中任意一项所述的方法大规模生产的精密模压预制件中的一些或全部进行精密模压。

[发明的效果]

根据本发明，可以提供一种用于大规模生产精密模压预制件的方法、一种用于对上述预制件进行成形的装置以及一种通过对上述方法生产的预制件进行精密模压而生产光学元件的工艺，其中所述方法用于减小表面曲率半径变动或质量变动以提高通过精密模压而生产的玻璃模制产品的生产率。

附图说明

图1是本发明的预制件成形装置一种示例的局部示意图，其中图(a)示出了平面图，图(b)示出了侧视图。

图2是一种实施例的侧视图，其中通过从喷嘴喷射氮气来在成形模具上的玻璃块的上表面上施加压力。

图3示出了使半径规(用于标准范围的下限)与预制件表面接触来对预制件进行曲率半径测量的状态。

图4示出了使半径规(用于标准范围的上限)与预制件表面接触来对预制件进行曲率半径测量的状态。

图5是本发明的预制件成形装置另一种形式的局部示意图。

在这些附图中，标号1表示转盘，标号2表示成形模具，标号3表示管道，标号4表示喷嘴，标号5表示玻璃块，标号6表示成形模具升高机构。

具体实施方式

本发明人对精密模压预制件表面曲率半径的微小变动及其造成的质量微小变动进行了分析。结果发现，只有用一个或多个特定成形模具成形所得的预制件，才会产生与所有其他成形模具成形所得的预制件有偏差的曲率半径或质量。

例如，这些成形模具中，成形模具温度略有不同；或者，这些成形模具中，用于使玻璃浮在成形模具上方而喷射的气体量略有不同，这使得玻璃表面的曲率半径不同。

如果不是上述情况，那么，在要从流出的熔融玻璃中分离出重量与一个预制件重量相等的熔融玻璃块的时候，特定的成形模具不适时地迅速向下移动，这样会造成预制件质量不同。

为了抑制上述变动，就需要找出多个成形模具中哪个或那些成形模具造成了这种变动。为此，首先需要针对每个成形模具对已成形的预制件进行分类，并且根据发现了哪个模具曾用来对被评估的特定预制件进行成形的情况来对那些已成形的预制件进行表面曲率半径或质量的评估。然后应当根据上述评估的结果，对已造成上述变动的一个或多个成形模具的成形条件进行校正，以便大规模地生产曲率半径或质量只有很小变动或没有变动的预制件，本发明是基于这种想法而完成的。

本发明的预制件大规模生产方法包括下面两个实施例，即预制件大规模生产方法1和预制件大规模生产方法2。

下面首先对预制件大规模生产方法1进行说明。

[预制件大规模生产方法1]

预制件大规模生产方法1是一种用于大规模生产精密模压预制件的方法，它包括下述步骤：循环使用多个成形模具接收以一个接一个的玻璃块的形式持续流出的熔融玻璃并将玻璃块成形为精密模压预制件，

该方法包括针对每个成形模具对已成形预制件的表面曲率半径进行评估，以识别出使预制件具有预定曲率半径范围之外的表面曲率半径的成形模具，并且如果识别出这样的成形模具，则对此后在所述被识别出的成形模具上/上方成形的玻璃块的表面曲率半径进行控制，以使此后在所述被识别出的成形模具上/上方成形的预制件的表面曲率半径落在预定曲率半径范围内。

在这种方法中，通过循环使用一个接一个的成形模具来接收持续流出的熔融玻璃块并将玻璃块成形为精密模压预制件的步骤，使预制件表面的曲率半径保持基本恒定；同时，通过执行下述操作，即针对每个成形模具对已成形预制件的表面曲率半径进行评估，以识别出任何造成预制件曲率半径在预定范围之外的成形模具，并且对被识别出的成形模具上/上方正在成形的玻璃的表面曲率半径进行控制，抑制了可能由成形所用的成形模具造成的曲率半径微小变动。结果，可以获得表面曲率半径处于预定范围之内的预制件。

在预制件的大规模生产中，对一个接一个的玻璃块的形式的熔融玻璃进行接收并将其成形为预制件的步骤持续较长时间。因此，通过控制玻璃来校正曲率半径所用的调整量可能改变，对受到控制的玻璃进行接收的成形模具也可能改变。在此情况下，根据发现了曾将哪个模具用于其成形，对已成形的预制件进行分组，因此可以知道哪个模具生产了有问题的预制件。对来自每个组的预制件样品表面曲率半径进行评估，因此可以识别出接收受控制玻璃的成形模具。

因此，需要以可以根据经过的时间对预制件进行识别的方式来将预制件分类。例如，上述可以用容器来进行，该容器具有形成点阵状的预制件布置位置。在此情况下，使用下述容器，该容器中用数目与成形模具数目或成形模具数目的几倍相对应的一排点阵位置作为一个单元，这样的单元在容器中二维布置，从成形模具中取出的预制件按生产顺序放在上述单元的点阵位置中。通过上述方式，由特定成形模具成形的预制件就位于单元中的特定点阵位置，从而可以根据成形模具对预制件进行分类，并根据经过的时间来识别被成形预制件的位置。因此，根据预制件所处的位置，可以容易地知道该预制件是何时成形的，以及其成形使用了哪个成形模具。

作为上述容器的一种示例，可以采用具有点阵位置的容器，所述点阵布置成n排×p行(或q×n排×p行)，其中n为成形模具数目，p为1或更大的整数，q为2或更大的整数。在该容器以平面图形式观察时，上述排和行可以彼此以直角相交，或者形成预定角度。在如上所述对预制件进行分类时，可以知道任一已成形预制件是用哪个成形模具、在何时生产的。

对于预制件的表面，在成形模具上/上方曾面朝下的玻璃块表面具有反映出成形模具凹入形状的形状，这样的预制件之间不易发生曲率半径变动。但是，曾面朝上的玻璃块表面是自由表面，容易受到模具温度以及所喷射的浮动气体量变动的影响。因此，在评估曲率半径时，优选地，对在成形模具上/上方曾面朝上的表面即自由表面的曲率半径进行测量，以根据测量结果对成形模具上玻璃(玻璃块)的上表面曲率半径进行控制。

例如，如图3和图4所示通过使半径规与预制件接触来测量预制件表面的曲率。使用具有曲率半径上限值和下限值的半径规，当预制件表面在使用具有下限值的半径规时呈现内部空隙、并在使用具有上限值的半径规时呈现外部空隙的时候，可以看到预制件符合预定规格。

即，在半径规与预制件接触使得半径规的中心与要测量其曲率半径的表面的中心相符时，以及在半径规中心与要测量其曲率半径的表面的中心有间隙(内部空隙)时，可以得知被测预制件表面具有比半径规更大的曲率半径。在偏离半径规中心和被测预制件表面中心的部分有间隙(外部空隙)时，被测预制件表面具有比半径规更小的曲率半径。因此，在使用这种判断方法和两个半径规时，可以评估预制件的曲率是处于预定范围内还是大于或小于该范围。被测预制件表面不必是严格球面，只要它在上述范围中可以看作球面即可。

期望地，在对预制件进行模压时，将预制件表面的曲率半径限定为使得用压模进行的模压最初发生在两点处，即预制件的旋转对称轴与预制件的上下表面相交的位置，以防有大气气体封闭在玻璃与压模之间。由于上述两个焦点之一对应于上述被测预制件表面中心，所以上述大气气体封闭是否可以避免就取决于被测预制件表面附近的曲率半径。因此，对覆盖了从被测预制件表面中心起10％到50％外径范围的预制件表面曲率半径进行评估就够了。上述直径指的是从旋转对称轴看去的预制件直径。因此，在将玻璃(块)成形为预制件期间，期望对包括从上方看去的上述上表面中心的玻璃部分调整曲率半径和控制玻璃。

在只有由特定成形模具成形的预制件具有大于预定范围的曲率半径时，使玻璃的上表面附近产生负压以使上表面膨胀或抬高，从而减小此后生产的预制件的上表面曲率半径。作为产生负压的方法，可以采用由靠近玻璃块上表面中心的喷嘴吸取玻璃上表面附近的空气的方法，或者从上方呈圆锥状喷射气体来包围玻璃上表面的中心部分从而在圆锥围绕的区域中产生负压的方法。

在只有由特定成形模具成形的预制件具有小于预定范围的曲率半径时，在玻璃的上表面上施加压力以增大此后生产的预制件的上表面曲率半径。作为在玻璃上表面施加压力的方法，优选地采用下述方法，其中向玻璃上表面喷射气体以在上表面上施加压力。由于可以通过调节所喷射气体的量来调节施压条件，所以这种方法是有优点的。对曲率半径的上述调整是要调整变动，而该变动只有在评估了所成形预制件的表面曲率半径时才能预计。因此，难以通过用预先准备的模具或物品来对玻璃上表面加压的方法来处理该变动。此外，针对曲率半径的调节量可能随着经过的时间而改变，使得难以在考虑随着所经过的时间而发生的改变的情况下对曲率半径进行调整。相反，上述只通过调节气体喷射量即可改变曲率半径调节量的方法很方便。

在通过气压来调节玻璃上表面曲率半径的方法中，与用物体施加压力不同，上表面上不形成皱纹。此外，由于上述方法采用无接触施压，所以不会污染玻璃。此外，即使在保压时间(dwell time)短的情况下对玻璃成形时，如由持续流出的熔融玻璃成形为玻璃块(预制件)的情况下，也可以在玻璃的上表面上施加压力。

在玻璃处于熔融状态或软化状态的同时，对玻璃的上表面曲率半径进行调节。因此，优选地在处于上述状态的玻璃位于停止点的位置处，通过在玻璃上表面附近产生负压来增大曲率半径，或者在上述位置的停止点处在玻璃的上表面上施加压力来减小曲率半径。对成形模具上的玻璃施加上述操作，所述成形模具曾生产了下述预制件，通过对该预制件曲率半径的评估，发现需要对曲率半径进行调节。例如，优选地，在成形模具处于上述位置的停止点时，对该成形模具上的玻璃施加上述操作，所述成形模具曾生产了下述预制件，该预制件被发现曲率半径需要调节。

优选通过喷射气体来施加压力的方法还因为气体喷射可以产生促进玻璃上表面冷却的效果。在撤去压力时，玻璃的上表面可以恢复其初始状态，即曲率半径可能再次减小。气体喷射的促进冷却效果可以使玻璃的粘度增大到可以维持受压玻璃形状的程度，所以上述方法有利于即使在撤去压力后仍能维持期望的曲率半径。

另外，由于曲率被定义为曲率半径的倒数，所以对曲率半径的上述测量、评估、调整或控制操作相当于对曲率的测量、评估、调整或控制操作。此外，尽管上述说明是在玻璃上表面或预制件表面是外凸形或平面形的前提下进行的，但是也有这样的情况，即成形模具上的玻璃的上表面或被测预制件表面在其中心区域具有凹陷(内凸形)。通过给曲率半径增加一个负号，上述说明也适用于这样的情况。

下面将对预制件大规模生产方法2进行说明。

[预制件大规模生产方法2]

预制件大规模生产方法2是用于大规模生产精密模压预制件的方法，它包括下述步骤：循环使用多个成形模具接收以一个接一个的玻璃块的形式持续流出管道的熔融玻璃并将玻璃块成形为精密模压预制件，

该方法包括下述操作：使成形模具靠近管道以接收熔融玻璃的下端，然后使所述成形模具迅速向下运动以使熔融玻璃分开并接收成形模具上的熔融玻璃块，以及

下述操作：当每个成形模具接收熔融玻璃时，通过使之靠近管道来精确调节管道与每个成形模具之间的距离，使得管道与每个成形模具之间的距离恒定。

在通过使成形模具靠近管道而由成形模具接收熔融玻璃下端时，管道侧与熔融玻璃的下端之间形成狭窄部分，当使上述成形模具迅速向下运动时，熔融玻璃在狭窄部分处分成熔融玻璃的管道侧和熔融玻璃的成形模具侧，从而在成形模具上获得熔融玻璃。使熔融玻璃的流出速率保持恒定，并使成形模具靠近管道的时刻、使成形模具迅速向下移动的时刻以及使每个模具靠近管道时管道与模具之间的距离保持恒定，从而使预制件质量保持恒定。根据上述过程，对使每个成形模具靠近管道时管道与成形模具之间的上述距离进行调节，使得管道与一个成形模具之间的距离跟管道与另一个成形模具之间的距离精确相等。上述距离的微小变动造成预制件质量的微小变动。上述调节可以抑制预制件质量的微小变动。

为了抑制距离的上述变动，期望将上述距离调节到10μm或更小的精度。

下面将说明执行大规模生产方法1和2之间的共同点。

首先，提供了多个成形模具用于将熔融玻璃块成形为预制件。这些成形模具具有相同的规格，并布置在运载装置(例如转盘)上，当转盘步进式转动时，成形模具圆周移动，同时一个接一个的地从一个确定的停止点位置向另一个停止点位置运动。

管道的流出口布置在上述停止点位置之一处的成形模具上方，熔融玻璃从该流出口流出。上述那个停止点位置构成称为浇注位置的位置，熔融玻璃在该处供给到成形模具。位于浇注位置处停止点的成形模具例如由推杆从下向上推动以靠近流出口。经过提纯和均匀化的熔融玻璃从管道的流出口以恒定速率持续流出。熔融玻璃由成形模具接收和支撑，成形模具的下端被向上推动，并且在预定时机撤去对成形模具的向上推动，使成形模具迅速向下垂直运动。以此方式，熔融玻璃在其流出口侧与其由成形模具支撑的部分之间分开，在成形模具上获得熔融玻璃块。在对管道与成形模具之间的距离进行调节方面，从可以精确调节距离的观点来看，优选使用以10到100μm为单位的向上推动量进行调节的方法。

将其上带有熔融玻璃的成形模具从浇注位置运走，重复运动和停止的成形模具上/上方的熔融玻璃块冷却过程中，熔融玻璃块成形为预制件。为了防止预制件表面上产生皱纹以及称为断裂(cracking)的玻璃破裂，优选地，在通过从成形模具喷射气体以及向上给玻璃施加气压使玻璃浮起的同时，使玻璃成形。

在将预制件冷却到玻璃不再变形的温度范围之后，将其取出成形模具并逐渐冷却。取出预制件之后空的成形模具被运到浇注位置以重复上述步骤。对于各个成形模具重复上述步骤，从而由持续流出的熔融玻璃一个接一个的成形为预制件。

上述方法针对的是由相同的玻璃大规模生产具有相同形状和相同质量的预制件，因此难以识别哪个成形模具层用来生产特定的预制件。为了克服这个困难，可以像前面已说明的那样对预制件进行分类。

在分类状态下对已成形的预制件进行退火并将其冷却到室温。此后，通过上述的或类似的方法对其表面曲率半径进行测量。如上所述，可以根据测量结果对正被成形的玻璃的玻璃表面曲率半径进行控制。

根据本发明，可以根据与预制件表面对应的成形模具对预制件表面曲率半径进行调节，因此不再需要调节每个成形模具的温度，因此可以用简单的装置大规模生产具有高精度的预制件。

此外，在曲率半径随着经过的时间而改变时，也可以在大规模生产过程中对这种改变造成的变动进行校正。

下面将对本发明的预制件成形装置进行说明。

本发明的预制件成形装置包括下面两个实施例，即预制件成形装置1和预制件成形装置2。

[预制件成形装置1]

预制件成形装置1是这样的预制件成形装置，它包括多个成形模具以及用于循环运载所述多个成形模具的成形模具运载单元，并构造成用多个成形模具一个接一个的地接收持续流出的熔融玻璃并将接收到的熔融玻璃成形为预制件，

该装置包括施压单元或负压产生单元，所述施压单元用于在每个成形模具上的玻璃的上表面上施加压力，所述负压产生单元用于在所述玻璃上表面附近产生负压，以及

压力控制机构或负压控制机构，所述压力控制机构用于对要施加到玻璃上表面上的压力进行控制，所述负压控制机构用于对要在玻璃上表面附近产生的负压进行控制。

下文中会在示例1中对上述预制件成形装置1进行详细说明。

[预制件成形装置2]

预制件成形装置2是这样的预制件成形装置，它包括多个成形模具以及用于循环运载所述多个成形模具的成形模具运载单元，并构造成用多个成形模具一个接一个的地接收持续流出的熔融玻璃并将接收到的熔融玻璃成形为预制件，

该装置包括成形模具上下运动机构，用于使每个成形模具在接收到持续流出的熔融玻璃的位置处向上运动和迅速向下运动预定距离，以及

调节机构，用于根据每个成形模具对所述距离进行调节。

下文中会在示例2中对上述预制件成形装置2进行详细说明。

下面将对本发明提供的用于生产光学元件的工艺进行说明。

[用于生产光学元件的工艺]

本发明提供的用于生产光学元件的工艺是用于对一些或全部精密模压预制件进行精密模压的处理，所述预制件是通过上述各种方法大规模生产的。

精密模压也称为光学模制法，指的是通过模压来形成光学功能表面形状的方法，它是本发明所属的技术领域中公知的。使光透射、折射、衍射或反射的光学元件表面称为光学功能表面。例如，对于透镜，透镜表面(例如非球面透镜的非球表面或球透镜的球表面)对应于光学功能表面。精密模压方法是这样的方法，其中光学功能表面是通过模压将压模的成模表面形状精确传递给玻璃而形成的。即，精密模压取消了用于精加工光学功能表面的机加工(例如研磨和抛光)。

作为精密模压方法中使用的压模，可以使用已知的压模，例如具有由模具材料(如碳化硅、超硬材料等)制成的成模表面、并在成模表面上形成有脱模膜的压模。首先，优选地使用由碳化硅制成的压模。脱模膜可以从含碳膜、贵金属合金膜等中选择，考虑到耐用性和成本，优选使用含碳膜。

在精密模压方法中，期望在模压过程中用非氧化性气体为气氛，以使压模的成模表面维持在优良的环境下。作为非氧化性气体，优选使用氮气或氮气与氢气的混合物。

下面将说明精密模压方法，它特别适用于本发明中生产光学元件所用的工艺。

(精密模压方法1)

在这种方法中，将上述预制件引入压模中，将压模和预制件一起加热并执行精密模压。

在精密模压方法1中，优选地，将压模和上述预制件加热到使构成预制件的玻璃表现出10⁶到10¹²dPa·s粘度的温度，并对预制件进行精密模压。

在精密模压产品冷却到使上述玻璃表现出10¹²dPa·s或更高粘度的温度之后将其取出压模较好，更优选为10¹⁴dPa·s或更高粘度，更加优选的是10¹⁶dPa·s或更高粘度。

在上述条件下，可以更精密地将压模的成模表面形状传递到玻璃，并可以在不发生任何变形的情况下取出精密模压产品。

(精密模压方法2)

在这种方法中，将上述预制件加热，然后引入压模并执行精密模压，即，对压模和预制件分别进行预热，将经过预热的预制件引入压模并执行精密模压。

根据上述方法，因为将上述预制件引入压模之前已对其进行了预热，所以可以减少周期时间，并可以生产具有优良表面精度的、无表面缺陷的光学元件。

另外，对压模进行预热的温度优选地设定在比对预制件进行预热的温度低的温度。由于对压模进行预热的温度可以设定在上述较低温度，所以可以减小压模的磨损。

此外，由于不再需要在压模中加热预制件，所以可以减少使用这种压模的次数。

在精密模压方法2中，优选地将预制件预热到使构成上述预制件的玻璃表现出10⁹dPa·s或更小粘度的温度，更优选为10⁹dPa·s的粘度。

此外，优选地，在使预制件上浮的同时对其进行预热。更优选地将预制件预热到使构成预制件的玻璃表现出10^5.5到10⁹dPa·s粘度的温度，更优选为10^5.5dPa·s或更高，但低于10⁹dPa·s的粘度。

此外，优选为在预制件压制启动的同时或在其启动过程中开始玻璃的冷却。

尽管压模温度被调节到比上述预制件的预热温度低的温度，但是也可以将压模温度调节到使上述玻璃表现出10⁹到10¹²dPa·s粘度的目标温度。

在上述方法中，优选地，在模制产品(预制件)冷却到使上述玻璃具有10¹²dPa·s或更高粘度的温度之后将其取出压模。

在本发明中，可以使用至少具有上模具元件和下模具元件的压模并将经过预热的预制件供给到下模具元件上来执行模压，所述上模具元件和下模具元件具有形状彼此不同的成模表面。根据本发明，可以生产上表面和下表面具有预定表面形状的预制件，使得即使使用的压模具有彼此形状不同的成模表面，也可以用这样的预制件来大规模生产光学元件，而不带来任何的气体俘获等问题。

将通过精密模压而生产的光学元件取出压模并根据需要逐渐冷却。在生产透镜时，可以对其进行磨边处理和定心处理。

以上述方式，根据本发明，可以生产各种光学元件，包括各种透镜(例如球透镜、非球面透镜、微透镜等)、衍射光栅、带有衍射光栅的透镜、透镜阵列、棱镜等。从使用领域的观点来看，可以生产各种光学元件，例如用于构成数码相机或胶片相机中图像传感光学系统的透镜、带有相机的蜂窝电话中携带使用的图像传感透镜、以及在包括CD、DVD等的光学记录介质中用于对数据读取和/或数据写入所用的光进行引导的透镜。此外，用由含铜玻璃形成的预制件还可以生产半导体图像形成装置所用具有色彩校正功能的光学元件。重要的是，上述处理适于作为数码相机中携带使用的透镜的生产工艺。

这些光学元件中任一种都可以带有光学薄膜，例如抗反射膜、全反射膜、部分反射膜、具有光谱特性的膜等。

(示例)

下面将参考示例对本发明进一步进行说明，但是本发明不应由示例中所示的实施例限制。

(示例1)

图1是本发明的预制件成形装置一种示例的示意性局部视图，其中图(a)示出了俯视图，图(b)示出了侧视图。转盘1上围绕转盘1的旋转轴以相同间隔布置了12个成形模具2。通过由未示出的转动单元使转盘1步进式转动，这些成形模具2在重复的移动和停止过程中被一个接一个的地运到12个停止点位置。

在12个停止点位置中之一的上方布置有用于使熔融玻璃流出的管道3，内装熔融玻璃的器皿(未示出)设在管道上端。在该器皿中，对经过提纯和均匀化的玻璃进行加热和收集。熔融玻璃器皿中的熔融玻璃经过管道3以恒定速率持续流出。使位于供给位置停止点处的成形模具2向上运动以接收所流出熔融玻璃的下端，并在与管道3的玻璃流出口靠近的位置处静止。用静止状态的成形模具2的凹陷部分接收上述熔融玻璃流的下端，在熔融玻璃流的下端与管道3流出侧的玻璃流之间形成狭窄部分。然后，使上述成形模具2迅速地垂直向下运动，将下部的玻璃部分从熔融玻璃流的狭窄部分分出，则熔融玻璃块5位于成形模具2的凹陷部分中。以上述方式将熔融玻璃块5供给到成形模具2的凹陷部分，然后使转盘1沿着如图1所示箭头方向转动，将其上带有熔融玻璃块5的成形模具2运到下一个停止点位置。成形装置重复上述操作，从而使凹陷部分上带有熔融玻璃块5的每个成形模具沿图1中箭头所示方向水平地圆周运载。在运载成形模具2的处理中，凹陷部分上的熔融玻璃块成形为预制件。

未示出的多个气体喷射孔设在每个成形模具2凹陷部分的整个内部区域。通过从这些气体喷射孔喷射气体来在凹陷部分中的玻璃上施加向上的空气压力，使玻璃浮在凹陷部分上方或使玻璃间歇性浮起，使得玻璃与成形模具的接触时间长度减小。

用于喷射气体的喷嘴4布置在紧接着供给位置的停止点位置上方，并根据需要布置在其后的一个或多个停止点位置上方。

首先，不从喷嘴喷射气体，使熔融玻璃流出，并循环使用成形模具使预制件成形。在退火之后，把从成形模具中取出的预制件布置在托盘上。在托盘上，将预制件以能够容易地看出用哪个成形模具来生产预制件的方式进行布置。从预制件中取出来自每个成形模具的一些检测样品，对每个成形模具上/上方已成为上表面侧的预制件表面进行曲率半径评估。图3和图4示出了半径规与预制件表面接触的状态。图3的半径规选择为使其样品接触表面的曲率半径等于预制件表面标准曲率半径的下限，图3的半径规选择为使其样品接触表面的曲率半径等于预制件表面标准曲率半径的上限。

图3示出了内部空隙状态，图4示出了外部空隙状态。图3和图4示出的都是对同一个样品的表面进行曲率半径评估。在此情况下，预制件的曲率半径大于图3所示半径规的曲率半径并小于图4所示半径规的曲率半径。即，该样品表面的曲率半径处于标准值范围内。

使图3和图4所示半径规与样品接触，在使用二者时样品都表现出内部空隙时，可以发现样品的曲率半径超过了标准值范围的上限。在使用二者时样品都表现出外部空隙时，可以发现样品的曲率半径未达到标准值范围的下限。

以上述方式，可以发现哪个(哪些)预制件具有落在标准范围之外的曲率半径，以及曾经用哪个(哪些)模具来对这些预制件成形。

在本示例中，可以确定预制件表面的标准曲率半径为10.0mm±2.0mm。可以确定，待测表面是当玻璃块位于成形模具上/上方时面朝上的表面，并且测量范围是覆盖了从上述待测表面的中心起2mm半径的范围。预备了接触表面曲率半径为8.0mm的半径规和接触表面曲率半径为12.0mm的半径规，并对用标有No.1到No.12的成形模具成形的预制件样品进行了测量，表明用标有No.5和No.8的两个成形模具成形的两种预制件对两个半径规都表现出外部空隙。从这些结果可以发现，用标有No.5和No.8的模具成形的预制件被测表面具有小于标准范围的曲率半径。

图2是一种实施例的侧视图，其中通过从喷嘴喷射氮气来在成形模具上的玻璃块上表面上施加压力。

成形装置以下述方式进行调节。为了在成形模具No.5和No.8停在喷嘴4下方的停止点位置时适时喷射氮气，对成形模具No.5和No.8进行监视，以找到它们何时会停在上述停止点位置。根据监视信号，从喷嘴4将氮气喷射到玻璃块5的上表面上，并在成形模具No.5和No.8开始离开上述停止点位置时，停止从喷嘴4喷射氮气。

根据对已成形预制件的曲率半径评估，对气体喷射量进行调节，使得预制件的曲率半径会处于标准范围内。

表1和表2分别示出了对玻璃块的曲率半径进行调节之前和之后，用所有的成形模具生产的预制件的曲率半径评估结果。

表1

(备注)在半径评估中，A表示预制件具有标准范围内的曲率半径，B表示预制件具有标准范围外的曲率半径。

表2

(备注)在半径评估中，A表示曲率半径处于标准范围内，B表示曲率半径处于标准范围外。

由示出调制之后结果的表2可见，所有的成形模具都生产出曲率半径处于标准范围内的预制件。

上述示例说明了如何对特定成形模具成形的预制件曲率半径小于标准范围的情况进行处理。相反，当上述曲率半径大于标准范围时，用喷嘴抽取玻璃附近的大气，在玻璃的上表面附近产生负压，从而在不从喷嘴喷射气体的情况下使玻璃的上表面抬高。上述示例中说明的方法可以用作对与产生负压有关的成形模具进行识别的方法、适时地产生和停止产生负压的方法、以及用于设定负压水平的方法。

(示例2)

图5是本发明的预制件成形装置一种另一种形式的部分示意图，其中图(a)示出了平面图，图(b)示出了侧视图。

对于每个成形模具，对以与示例1中相同的方式置于托盘中的预制件进行取样，并测量质量。在示例2中，确定为质量标准是500mg±5mg，并发现用成形模具No.3成形的预制件具有高于标准范围的质量，而用成形模具No.10成形的预制件具有低于标准范围的质量。因此，对成形装置进行如下设定。成形模具3停在管道正下方，当用成形模具升高机构6使其向上运动以使之靠近管道的玻璃流出口时，它位于比其前一轮的位置低5/100mm的位置。类似地，成形模具No.10位于比其前一轮的位置高5/100mm的位置。

表3和表4示出了对高度调节前后用所有成形模具生产的预制件的评估结果。

表3

成形模具编号	Wt(mg)	重量(质量)评估
			1	503.7	A
2	498.9	A
			3	505.7	B
4	497.4	A
			5	500.9	A
6	499.5	A
			7	500.8	A
8	497.7	A
			9	501.6	A
10	494.2	B
			11	504.1	A
12	500.4	A

备注：Wt表示质量。在重量(质量)评估中，A表示预制件具有处于标准范围内的重量，B表示预制件具有标准范围之外的重量。

表4

成形模具编号	Wt(mg)	重量(质量)评估
			1	503.7	A
2	498.9	A
			3	501.6	A
4	501.5	A
			5	500.9	A
6	499.5	A

7	500.8	A
			8	497.7	A
9	501.6	A
			10	499.1	A
11	499.2	A
			12	500.4	A

备注：Wt表示质量。在重量(质量)评估中，A表示预制件具有处于标准范围内的重量。

由示出调节之后结果的表4可见，所有的成形模具都生产出质量处于标准范围内的预制件。

对示例1和示例2中制备的精密模压预制件进行精密模压，以生产出具有弯月形透镜表面的非球面透镜。如此获得的透镜没有表现出非对称形状，并且用于将透镜固定到支架的定位参考表面通过精密模压而形成于每个透镜表面的周边部分和每个透镜的侧表面上。此外，也没有由于预制件质量超出而造成将玻璃挤出压模包围的空间并进入构成压模的模具部件间隙从而形成可能导致模具损坏的模制毛刺。

(工业实用性)

根据本发明提供的用于大规模生产精密模压预制件的方法，可以减小表面曲率半径变动或质量变动，从而提高通过精密模压生产各种光学元件的生产率。

Claims (5)

1.一种大规模生产精密模压预制件的方法，所述方法包括下述步骤：循环使用多个成形模具接收以一个接一个的玻璃块的形式持续流出的熔融玻璃，并将玻璃块成形为精密模压预制件，

所述方法包括针对每个成形模具对已成形预制件的表面曲率半径进行评估，以识别出使预制件具有预定曲率半径范围之外的表面曲率半径的成形模具，并且如果识别出这样的成形模具，则对此后在所述被识别出的成形模具上或上方成形的玻璃块的表面曲率半径进行控制，以使此后在所述被识别出的成形模具上或上方成形的预制件的表面曲率半径落在所述预定曲率半径范围内。

2.根据权利要求1所述的大规模生产精密模压预制件的方法，其中，根据哪个模具曾被用于哪些预制件的成形而对预制件进行分组，并对分组后的每个预制件组的预制件样品评估其表面曲率半径。

3.根据权利要求1或2所述的大规模生产精密模压预制件的方法，其中，通过在正被成形为预制件的玻璃块的上表面上施加压力或者在玻璃块的所述上表面附近产生负压，来对所述曲率半径进行控制。

4.一种预制件成形装置，所述装置包括多个成形模具以及用于循环运载所述多个成形模具的成形模具运载单元，并构造成用所述多个成形模具一个接一个的地接收持续流出的熔融玻璃并将接收到的熔融玻璃成形为预制件，

所述装置包括施压单元或负压产生单元，用于对在被识别出的下述成形模具上或上方成形的玻璃块的表面曲率半径进行控制：该成形模具使预制件具有预定曲率半径范围之外的表面曲率半径，所述施压单元用于在所述被识别出的成形模具上的玻璃的上表面上施加压力，所述负压产生单元用于在所述玻璃上表面附近产生负压，以及

压力控制机构或负压控制机构，所述压力控制机构用于对要施加到所述玻璃上表面上的压力进行控制，所述负压控制机构用于对要在所述玻璃上表面附近产生的负压进行控制。

5.一种用于生产光学元件的方法，所述方法包括对通过权利要求1到3中任意一项所述的方法大规模生产的精密模压预制件中的一些或全部进行精密模压。

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