CN101164934B - 玻璃成形体的制造方法及制造装置、光学元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以在高生产率的基础上批量生产玻璃成形体的玻璃成形体的制造方法和适用于该制造方法的制造装置以及由利用该方法、装置得到的玻璃成形体制造光学元件的光学元件的制造方法。当通过连续成形处于熔融状态或软化状态的玻璃来批量生产玻璃成形体(3)时，依次将成形后的玻璃成形体(3)运送到具有互相绝热的多个区域的退火线上，同时对每个相同区域进行退火工序，其中所述退火工序对运送到所述退火线上的玻璃成形体(3)中处于相同区域的玻璃成形体(3)成批地进行退火。

Description

玻璃成形体的制造方法及制造装置、光学元件的制造方法

技术领域

本发明涉及可以在高生产率的基础上批量生产玻璃成形体的玻璃成形体的制造方法和制造装置以及由利用该方法、装置得到的玻璃成形体制造光学元件的光学元件的制造方法。

背景技术

近年来，伴随着非球面透镜和小型透镜的普及，精密模压成形的玻璃制的光学元件的需求量增多。在精密模压成形中，通过制造出被称为预成形件的玻璃成形体，将其加热、软化并进行模压成形，而精密地转印模压成形模具的成形面的形状，在无需研磨的情况下形成光学功能面。由此，可以在高生产率的基础上批量生产研磨加工困难的光学元件。

为了有效地利用精密模压成形的批量生产率，期望作为模压材料的预成形件也可以在良好的生产率的基础上批量生产。因此，被称为在无需研磨的情况下从熔融玻璃成形为精密模压成形用的预成形件的热压成形法的技术受到关注(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本专利文献特开平2003-95670

然而，在热压成形法中，从由玻璃流出管道的喷嘴尖端流出的熔融玻璃分离一个预成形件的量的熔融玻璃块，在多个成形模具中接住各熔融玻璃块，在冷却、固化玻璃的过程中，依次成形为预成形件。当如此地成形预成形件时，一般地使用多个成形模具批量生产出数千个以上的相当数量的预成形件。因此，必须在成形结束的时刻从成形模具中取出预成形件，以备下次成形之用，但是，当对成形后的预成形件进行急冷时，会由于被称为裂纹、裂缝(カン、割れ)的现象而产生破损，因此需要以不破损的速度对预成形件进行缓冷(退火)。

这里，在专利文献1中，在一块由耐热性金属构成的缓冷板内，依次排列从成形模具中取出的预成形件，控制缓冷板的温度，使得以成形的顺序慢慢地降低预成形件的温度。此时，需要将缓冷板加热到从成形模具取出的预成形件不会由于裂纹、裂缝而产生破损的温度，但是，这样一来，由于由耐热性金属构成的缓冷板的热传导性高，致使整个缓冷板的温度变高，从而无法从缓冷板整体的温度降低预成形件的温度。

因此，需要将超过100℃的高温预成形件从缓冷板转移到另一个耐热托盘上，预成形件的温度降低到100℃以下的温度后，再转移到合成树脂制的搬出容器内的繁琐的作业。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供可以在高生产率的基础上批量生产玻璃成形体的玻璃成形体的制造方法和适用于该制造方法的玻璃制造装置以及由利用所述方法和装置得到的玻璃成形体制造光学元件的光学元件的制造方法。

本发明的玻璃成形体的制造方法为下述的方法，即，一种玻璃成形体的制造方法，通过连续成形处于熔融状态或软化状态的玻璃来批量生产玻璃成形体，依次将成形后的玻璃成形体运送到具有互相绝热的多个区域的退火线上，同时对每个所述区域进行退火工序，所述退火工序对运送到所述退火线上的玻璃成形体中处于相同区域的玻璃成形体成批地进行退火。

根据作为上述方法的本发明的玻璃成形体的制造方法，可以缩短退火需要的时间，从而在高生产率的基础上批量生产玻璃成形体。

另外，本发明的玻璃成形体的制造方法可以为下述方法，即，使熔融玻璃从喷嘴尖端流出，对从所述熔融玻璃分离出的熔融玻璃块进行成形，成为玻璃成形体。

如果为上述方法，则可以通过从熔融玻璃依次分离熔融玻璃块，并将其供成形之用，来高效率地批量生产相当数量的玻璃成形体。

另外，本发明的玻璃成形体的制造方法可以为下述方法，即：将所述熔融玻璃块接在成形模具内，同时以通过喷出气体使其在浮起于成形模具之上的状态下成形为精密模压成形用预成形件。

如果为上述方法，则可以防止预成形件的表面产生褶皱或产生被称为裂纹、裂缝等的玻璃冷却过程中的破损。

另外，本发明的玻璃成形体的制造方法可以为下述方法，即，具有将降低至规定温度的玻璃成形体从退火线上取出，并储存在合成树脂制的搬出容器内的工序，所述温度为所述搬出容器的耐热温度的上限以下。

如果为上述方法，则可以有效地避免搬出容器的损伤。

另外，为了适合实施以上的玻璃成形体的制造方法，本发明的玻璃成形体的制造装置构成如下：一种玻璃成形体的制造装置，使熔融玻璃从喷嘴尖端流出，对从所述熔融玻璃分离出的熔融玻璃块进行成形，成为玻璃成形体，所述玻璃成形体的制造装置包括：多个成形模具，用于接住熔融玻璃块，成形为玻璃成形体；成形模具移动机构，同步地反复进行所述成形模具的移动和停留；取出机构，从所述成形模具中取出成形的玻璃成形体；多个托盘，具有放置从所述成形模具中取出的玻璃成形体的载置部；输送机构，依次输送互相间隔地安装的多个所述托盘；退火机构，对放置在输送中的所述托盘的玻璃成形体进行退火。

另外，为了高生产率地制造各种光学元件，本发明的光学元件的制造方法为下述方法，即：通过对由上述方法制造的玻璃成形体或使用上述装置制造的玻璃成形体进行模压成形和/或机械加工，成为规定形状的光学元件；或者使用通过上述方法制造的精密模压成形用预成形件，精密模压成形为规定形状的光学元件。

如上所述，根据本发明，可以缩短退火所需要的时间，并在高生产率的基础上批量生产玻璃成形体，进而，可以由这样得到的玻璃成形体高生产率地制造各种光学元件。

附图说明

图1是简要表示本发明的玻璃成形体的制造装置的实施方式的说明图；

图2是表示本发明的玻璃成形体的制造装置的实施方式中的耐热托盘的一个例子的说明图。

标号说明

1制造装置

2熔融玻璃块

3预成形件

10玻璃流出管道

11成形模具

12旋转台

20取出机构

30耐热托盘

40输送机构

50退火机构

70搬出容器

具体实施方式

以下，参照附图对本发明优选的实施方式进行说明。

(玻璃成形体的制造方法和制造装置)

首先，对本发明的玻璃成形体的制造装置的实施方式进行说明，同时一并对本发明的玻璃成形体的制造方法的实施方式进行说明。

图1是简要表示本发明的玻璃成形体的制造装置的实施方式的说明图。

在图示的例子中，制造装置1是使熔融玻璃从玻璃流出管道10的喷嘴尖端流出，将从该熔融玻璃分离出的熔融玻璃块2成形为规定形状的装置，并具有用于将熔融玻璃块2成形为精密模压用预成形件(玻璃成形体)的多个成形模具11。这些成形模具11为同一规格，被配置在作为成形模具移动机构的旋转台12上。

旋转台12通过转位旋转机构而进行转位旋转，成形模具11分别等间隔地配置在以该旋转台12的旋转轴为中心的同一圆周上。并且，如此配置的多个成形模具11移动到规定的停留位置停留一定时间后再次移动，如此，各成形模具11一边反复进行移动和停留一边作圆周旋转。

并且，成形模具移动机构除了旋转台12和转位旋转该旋转台12的转位旋转机构以外，还包括控制转位旋转机构的控制装置等。

在存在有与成形模具11相同数量的多个停留位置之中，在停留在其中一个停留位置的成形模具11的上方配设有流出熔融玻璃的玻璃流出管道10。该停留位置也称为浇铸位置，向停留在这里的成形模具11供应熔融玻璃。

当成形模具11停留在浇铸位置时，该成形模具11例如用顶杆13从下方向上顶等来靠近玻璃流出管道10的喷嘴尖端。另一方面，从玻璃流出管道10的喷嘴尖端以恒定流量连续流出用公知方法澄清、均匀化的熔融玻璃。并且，用处于向上顶状态的成形模具11接住该熔融玻璃的下端，同时在规定的时刻解除向上顶状态，垂直地突然下降成形模具11。由此，熔融玻璃在玻璃流出管道10的喷嘴尖端侧的部分和成形模具11所接住的部分之间分离，在成形模具11上形成熔融玻璃块2。

并且，当从熔融玻璃分离熔融玻璃块时，除了通过成形模具11向上顶和突然下降来分离熔融玻璃块以外，也可以从玻璃流出管道滴下熔融玻璃，在成形模具11上形成滴状的熔融玻璃块。

形成在成形模具11上的熔融玻璃块2与成形模具11一起从浇铸位置移动至下一个停留位置。然后，在反复进行移动和停留的成形模具11上，成形为作为玻璃成形体的预成形件3，并进行冷却。

在上述的冷却工序中，为了防止在预成形件3的表面产生褶皱(シワ)或被称为裂纹、裂缝(カン、割れ)等玻璃冷却过程中的破损，优选通过朝向铅垂方向上喷出的氮等惰性气体，使熔融玻璃块2在浮起于成形模具11上的状态下进行成形。

在冷却至施加外力也不变形的温度区域后，从成形模具11中取出预成形件3，进行退火。此时，预成形件3被取出而变空的成形模具11再次移动到浇铸位置反复进行上述工序。通过对全部的成形模具11反复进行上述工序，可以批量生产出相当数量的预成形件3。

在成形模具11上成形为规定形状的预成形件3通过取出机构20从成形模具11取出并被运送到耐热托盘30，按照每个耐热托盘30进行退火。为了使用取出机构20从成形模具11取出预成形件3，例如通过取出机构20吸引保持预成形件3，同时将预成形件3提到上方后，将预成形件运送到设置在耐热托盘30上的、中央下沉为凹状的载置部31，在载置部31上解除吸引即可。

此时，当吸引保持预成形件3时，在取出机构20的与预成形件3接触的部分使用耐热性材料，另外，为了不使预成形件3的表面受到损伤，优选实施倒角加工或磨圆加工。

对于耐热托盘30，例如多个耐热托盘30互相间隔地安装在链式输送带等输送机构40上。并且，被依次送到退火机构50具有的存在温度梯度的区域(退火线)内，以规定的温度对每个耐热托盘30进行退火。

耐热托盘30分别以互相间隔的状态安装在输送机构40上，在退火线上，耐热托盘30上的各区域互相绝热。退火机构50按照每个区域对退火线的温度梯度进行控制，以成为预成形件3所需要的温度范围。

这里，作为加热器，例如可以使用卤灯加热器等。另外，为了提高加热效率，优选放置预成形件3的耐热托盘30上的载置部31用碳等耐热性的黑体材料形成。耐热托盘30可以为将上述载置部31固定在由铝等金属构成的板片32上的部件，在图示的例子中，在直接安装在输送机构40上的基座34上用四根支柱33支承板片32。

图2是表示耐热托盘30的一个例子的说明图，其中(A)是耐热托盘30的俯视图，(B)是(A)的A-A剖视图。

从成形模具11取出的预成形件3、即成形后的预成形件3被放置在耐热托盘30上，依次输送到退火线，此时，取出机构20将预成形件3依次放置在通过输送机构40输送来的耐热托盘30的载置部31上。在一个耐热托盘30上结束放置预成形件3的时刻上，通过输送机构40输送放置有预成形件3的耐热托盘30，与此同时，空的耐热托盘30被输送到放置预成形件3的位置上。

并且，在放置预成形件3之前，优选将耐热托盘30预热到预成形件3不产生裂纹、裂缝的温度。

被输送到退火线的终端的、降低至规定的温度的预成形件3从退火线取出。此时，预成形件3通过具有与上述相同机构的取出机构60，从耐热托盘30转移到合成树脂制的搬出容器70内，经过检验工序等之后出厂。

此时，作为使用的合成树脂制的搬出容器70的材料，可以例示聚苯乙烯等。另外，优选使预成形件3降温至这里使用的搬出容器70的耐热温度的上限以下的温度，从而可以有效地避免搬出容器70的损伤。空的耐热托盘30再次被预热，并送回退火线的上游侧。

当如此地输送预成形件3时，首先，从成形模具11取出预成形件3后，设定冷却至搬出容器70的耐热温度所需要的时间(称为退火时间)。该时间设定在预成形件3不会由于裂纹、裂缝而产生破损的范围内，但是，退火时间越短，越能够提高生产率。另外，将从成形模具11取出预成形件3后到从下一个成形模具11取出预成形件3的时间称为节拍时间，用节拍时间除以退火时间所得的值为存在于退火线上的预成形件3的数量。将该数分配给各耐热托盘30，分配给各耐热托盘30的数为每个耐热托盘30的预成形件3的放置数，即为耐热托盘30应该具有的载置部31的最小值。

并且，可以根据此时的退火时间和每个耐热托盘30的预成形件3的放置数来确定输送机构40的输送速度和耐热托盘30的使用数量。

如上所述，在本实施方式中，将成形后的预成形件3依次运送到具有互相绝热的多个耐热托盘30的退火线上，同时，对每个耐热托盘30进行对在运送到退火线上的预成形件3之中放置在相同的耐热托盘30内的预成形件3成批地进行退火的工序，退火线是从将预成形件3放置在耐热托盘30上的位置到取出预成形件3并转移到搬出容器70的位置之间的区域，放置有预成形件3的各耐热托盘30上的区域相当于退火线具有的互相绝热的多个区域。

在本实施方式中，由于预成形件3(玻璃成形体)在各耐热托盘30上存在多个，因此这些玻璃成形体3可在相同的退火进度内同时退火。另外，存在于其他区域内的玻璃成形体、即存在于不同耐热托盘上的预成形件3彼此之间也将各区域的设定温度保持恒定，从而在相同的退火进度内相继进行退火。

这样，从质量的稳定化方面考虑优选使各玻璃成形体的退火进度稳定。

如上所述，根据本实施方式，由于各耐热托盘30互相分离且互相绝热，因此可以独立地进行各耐热托盘30的温度控制。结果，能够在不使预成形件3产生破损的情况下，在短时间内退火至可储存在合成树脂制的搬出容器内的温度。

(光学元件的制造方法)

下面，对由利用上述方法、装置得到的玻璃成形体制造光学元件的本发明的光学元件的制造方法的实施方式进行说明。

在本实施方式中，使用如上所述制造的预成形件(玻璃成形体)3，精密模压成形该预成形件3来制造光学元件。

精密模压成形也被称为模具光学成形。在光学元件中，将透射、折射、衍射、反射光线的面称为光学功能面(以透镜为例，非球面透镜的非球面或球面透镜的球面等透镜面相当于该光学功能面)，根据精密模压成形，即，通过将模压成形模具的成形面精密地转印到玻璃上，可以由模压成形来形成光学功能面。因此，无需为了作出光学功能面而施加磨削或研磨等机械加工。

作为在精密模压成形中使用的模压成形模具，可以使用在公知有例如碳化硅、氧化锆、氧化铝等的耐热性陶瓷型材的成形面上设置了脱模膜的模具，在这些模具之中，优选碳化硅制的模压成形模具。另外，作为脱模膜，可以使用含碳膜等，但是，从耐久性、成本方面考虑，特别优选碳膜。

在精密模压成形中，为了使模压成形模具的成形面保持良好的状态，优选成形时的气氛为非氧化性气体。作为非氧化性气体，优选氮、氮和氢的混合气体等。从模压成形模具中取出精密模压成形的成形品并根据需要进行退火。当成形品为透镜等光学元件时，也可以根据需要进行取芯加工或在表面涂布光学薄膜。

这样一来，可以制造球面透镜、非球面透镜、微型透镜等各种透镜、衍射光栅、带有衍射光栅的透镜、透镜组、三棱镜等的各种光学元件。另外，作为用途，适用于构成数码相机和内置胶卷相机的摄像光学系统的透镜、带有照相机的移动电话装载的摄像透镜、用于导向以CD和DVD为代表的光记录式介质的数据读取和/或数据写入用的光线的透镜等。

并且，也可以根据需要在这些光学元件上设置防止反射膜、全反射膜、部分反射膜、具有分光特性的膜等光学薄膜。

另外，当通过精密模压成形制造光学元件时，也可以以具有用磨削、研磨去除的加工余量且与想要得到的光学元件近似的形状形成玻璃成形体(半成品)，通过公知的磨削、研磨法由退火的玻璃成形体制造期望的光学元件。

以上，对本发明例示说明了优选的实施方式，但是，勿庸置疑，本发明不限于上述实施方式，可以在本发明的范围内进行各种变形。

例如，在上述的玻璃成形体的制造方法中，也可以通过模压成形来成形熔融玻璃，制造出规定形状的玻璃成形体。

此时，例如，将成形模具11用模压成形用下模具代替，在该下模具的成形面上接住熔融玻璃，用被称为切断器的耐热性切刀切断熔融玻璃。并且，在下模具上形成熔融玻璃块后，在下一个停留位置使用与下模具相对的上模具模压成形熔融玻璃块即可。

在模压成形后，在移动下模具之前，从模压成形品脱去上模具，并使其向上方退开。其后，与上述相同，在冷却至不会由于外力而变形的温度后，从下模具取出模压成形的玻璃成形体，放置在耐热托盘的载置部。

另外，在上述玻璃成形体的制造方法中，由熔融状态的玻璃制造成形体，但是，也可以为下述方法，即，对规定数量的玻璃块进行加热、软化，供应给成形模具后，进行模压成形，从而制造出玻璃成形体。

工业实用性

根据本发明，可以在高生产率的基础上批量生产玻璃成形体，由所得到的玻璃成形体高生产率地制造光学元件。

Claims (3)

1.一种玻璃成形体的制造装置，使熔融玻璃从喷嘴尖端流出，对从所述熔融玻璃分离出的熔融玻璃块进行成形，成为玻璃成形体，所述玻璃成形体的制造装置的特征在于，包括：

多个成形模具，用于接住熔融玻璃块，成形为玻璃成形体；

成形模具移动机构，同步地反复进行所述成形模具的移动和停留；

取出机构，从所述成形模具中取出成形的玻璃成形体；

多个托盘，分别具有放置从所述成形模具中取出的玻璃成形体的多个载置部；

输送机构，依次输送互相间隔地安装的、相互绝热的多个所述托盘；

退火机构，对放置在输送中的所述托盘的玻璃成形体进行退火。

2.如权利要求1所述的玻璃成形体的制造装置，其特征在于，

在放置所述玻璃成形体之前，将所述托盘预热到所述玻璃成形体不产生裂纹的温度。

3.如权利要求1所述的玻璃成形体的制造装置，其特征在于，

所述退火机构具有存在温度梯度的退火线，并且针对处于所述退火线的所述托盘上的各区域控制所述退火线的温度梯度，以成为所述玻璃成形体所需要的温度范围。