CN1778728A - 玻璃流出管、玻璃成型体的制造方法及光学元件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供用于制造高品质玻璃成型体的玻璃流出管。提供的玻璃流出管是使熔融玻璃流出的玻璃流出管,其特征在于,其内径φ小于等于6mm,内径的最大值φmax和内径的最小值φmin的差在0.20mm以内。
Description
技术领域
本发明涉及用于流出熔融玻璃的管,使熔融玻璃流出、成型的玻璃成型体的制造方法以及使用玻璃成型体来制造光学元件的方法。
背景技术
作为批量生产光学玻璃等品质极高的玻璃的方法,已经广泛地知道的方法如下,将玻璃原料加热、熔化,制成均质且不含气泡的熔融玻璃后,使熔融玻璃从管流出,浇注在模具等中成型(例如,参照专利文献1)。
[专利文献1]特公昭45-19987号公报
随着光学仪器的发展,近年,对具有低分散特性的玻璃、用于固体摄像元件的色彩修正的滤光器玻璃、或折射率高的新种类玻璃的需求增高。这些玻璃从管流出时的玻璃粘度低,若为了增大粘度而降低流出的温度,则玻璃出现结晶,最终失透,因此只能流出低粘度的玻璃。若使这种低粘度玻璃从以往使用的管流出,则流出量显著增大。
对于熔融玻璃,要经过必要的时间脱泡,还经过澄清工序,然后使熔融玻璃从管流出,若玻璃的流出量(增量)显著增加,则熔化装置在偏离当初设计的状态下运转。结果,由于玻璃的消泡不充分,构成熔化容器(蓄积熔融玻璃的容器)的铂合金等溶入玻璃,从而使玻璃着色。
进一步,对于使光学玻璃具有极高精度的折射率等光学特性时,若在熔化玻璃的各工序中的滞留时间不与设计相符,则得到的玻璃存在偏离所期望的光学特性的问题。
为了消除这种问题,即使玻璃流出时的粘度降低,也需要玻璃的流出量也不增加、不超过适当范围。具体地说,虽然减小了管的内径,但若简单地减小管的内径,则由于仅减小了内径而内径公差和以往的管的内径公差相等,因此内径公差与内径的比率增大(内径精度降低),从而导致玻璃流出量偏离设定值。虽然可以基于温度控制来调整管的温度,通过使玻璃的粘度变化来消除这种偏离,但是由于在流出温度附近变化温度时,上述玻璃的粘度的变化量小,难以将玻璃流出量控制在适当的范围内。
于是不能将玻璃的流出量控制在适当的范围内,从而产生了很多问题,例如,如上所述,玻璃除气泡不充分;由于铂合金等的溶入使玻璃着色;折射率偏离设定值;在得到的玻璃成型体上产生纹理等。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的,目的在于提供用于制造高品质的玻璃成型体的玻璃流出管、用于稳定地制造高品质的玻璃成型体的玻璃成型体的制造方法、以及用于稳定地制造高品质的玻璃制光学元件的光学元件的制造方法。
本发明人经过精心研究,结果发现对于使熔融玻璃流出的玻璃流出管,其内径φ小于等于6mm,内径的最大值φmax和最小值φmin的差在0.20mm以内时,可达到上述目的,从而基于该认识完成了本发明。
即,本发明提供的玻璃流出管、玻璃成型体的制造方法以及光学元件的制造方法如下,
(1)玻璃流出管,其是使熔融玻璃流出的玻璃流出管,其特征在于,其内径φ小于等于6mm,内径的最大值φmax和内径的最小值φmin的差在0.20mm以内。
(2)如(1)所述的玻璃流出管,其中,内径φ与管的壁厚t的比率φ/t为0.25~12。
(3)如(1)或(2)所述的玻璃流出管,其由铂或铂合金形成。
(4)如(1)~(3)任意一项所述的玻璃流出管,其具有用于通电加热的电极。
(5)玻璃成型体的制造方法,其是使熔融玻璃从管流出、成型的玻璃成型体的制造方法,其特征在于,使粘度小于等于10分帕·秒的熔融玻璃从如(1)~(4)任意一项所述的玻璃流出管流出。
(6)玻璃成型体的制造方法,其是使熔融玻璃从管流出、成型的玻璃成型体的制造方法,其特征在于,使具有如下粘度特性的熔融玻璃从如(1)~(4)任意一项所述的玻璃流出管流出;所述粘度特性是液化温度下的粘度与比所述液化温度高50℃的温度下的粘度的差小于等于10分帕·秒。
(7)如(5)或(6)所述的玻璃成型体的制造方法,其中,所述玻璃成型体由光学玻璃或用于光学滤光器的玻璃形成。
(8)如(5)~(7)任意一项所述的玻璃成型体的制造方法,其中,所述玻璃成型体由折射率(nd)大于等于1.7的光学玻璃形成。
(9)如(5)~(7)任意一项所述的玻璃成型体的制造方法,其中,所述玻璃成型体由选自磷酸玻璃或氟磷酸玻璃的玻璃形成。
(10)光学元件的制造方法,其是将原料玻璃加热、压制成型的光学元件的制造方法,其特征在于,使用由如(5)~(9)任意一项所述的制造方法制造的玻璃成型体作为原料玻璃。
(11)光学元件的制造方法,其是加工玻璃成型体的光学元件的制造方法,其特征在于,对通过如(5)~(9)任意一项所述的制造方法制造的玻璃成型体进行加工。
通过本发明,可以提供即使使用流出粘性低的玻璃、对于流出温度的变化流出粘度变化小的玻璃,也可以使熔融玻璃以稳定的流出量流出的玻璃流出管。
此外,通过本发明,可以提供使上述玻璃从上述玻璃流出管流出来稳定地制造高品质的玻璃成型体的玻璃成型体的制造方法。
进一步,通过本发明,也可以提供使用上述玻璃成型体来稳定地制造高品质的玻璃制光学元件的光学元件制造方法。
附图说明
图1是说明本发明成型体制造方法的1个例子的示意图。
符号说明
1熔化容器
2玻璃流出管
2-1玻璃流出口
3模具
4熔融玻璃
5板状玻璃成型体
6带式运送机
具体实施方式
下文依次对本发明的玻璃流出管、玻璃成型体的制造方法、光学元件的制造方法进行说明。
[玻璃流出管]
本发明的玻璃流出管是使熔融玻璃流出的玻璃流出管,其特征在于,其内径φ小于等于6mm,内径的最大值φmax和内径的最小值φmin的差在0.20mm以内。
首先说明的低粘性玻璃,其流出时的粘度(称为流出粘度)小于等于10分帕·秒,其具有液化温度,并且其具有的粘性特性如下,液化温度下的粘度与比上述液化温度高50℃温度下的粘度的差小于等于10分帕·秒。为了使这种玻璃以适当的流出量稳定地流出,使管的内径小于等于6mm。若管的内径大于6mm,则玻璃的流出量增大,从而易产生除气泡不充分等问题。
而且,考虑到上述观点,管内径优选为0.5mm~6mm,更优选为0.5mm~4mm,进一步优选为0.5mm~3.5mm,特别优选为1.0mm~3.5mm。
为了稳定地流出玻璃,除了如上述对管内径加以限制外,使管内径的最大值和最小值的差在0.20mm以内。其中,内径的最大值是在管的长度上内径最大部位的内径的值,内径的最小值是在管的长度上内径最小部位的内径的值。通过使管内径的最大值和最小值的差在0.20mm以内,可以使玻璃的流出量为规定的值,从而可以使玻璃稳定地流出。
若管内径的最大值和最小值的差大于0.20mm,则在管内流动的熔融玻璃流中产生湍流,从而在得到的玻璃成型体上产生纹理,结果显著降低了玻璃成型体的品质。此外,由于难以使玻璃流出量稳定,为了使玻璃流出量接近目标值,若变化管的温度,则流出的玻璃有如下缺陷:失透、着色、或产生纹理;玻璃除气泡不充分;来自熔化容器的铂微粒子(铂麻点)混入玻璃中。
管内径的最大值和最小值的差优选在0.1mm以内,更优选在0.08mm以内,进一步优选在0.06mm以内,特别优选在0.04mm以内。
而且,测定管内径的最大值、最小值时,例如,在等间隔的3个或更多的部位上垂直于管中心轴将管切断,测定切断部位和切断前管两端的内径,可以将测定值的最大值作为上述管内径的最大值,将测定值的最小值作为上述管内径的最小值。虽然切断部位的数目越多,则最大值和最小值的测定精度越高,但是若在等间隔的3个部位将管切断来进行测定,即可得到充分的测定精度,不过,若管的长度超过300mm时,优选间隔100mm将管切断来进行内径最大值和最小值的测定。
优选玻璃流出管的内表面光滑。若在上述内表面上有皱褶或瑕疵,则在玻璃流出时成为阻力。而且,由于例如皱褶或瑕疵的管内表面的不确定的因素对玻璃流出的阻力有影响,成为了使玻璃的流出不稳定的主要原因。为了消除这种状态,优选管内表面的平均粗糙度Ra小于等于5μm,更优选小于等于1μm,进一步优选小于等于0.5μm,更进一步优选小于等于0.1μm。这样,减小玻璃管内的阻力对降低折射率在熔融玻璃流断面上的分布也是有效的。
管内表面的平均粗糙度Ra是沿管的纵方向(与管中心轴平行的方向)测定的值。测定时可以使用的方法之一如下:在含有上述中心轴的面上将管切断,使用市售的触针式表面粗糙度测定装置,将探针前端放在管内表面上,相对于探针,在纵方向(上述与管中心轴平行的方向)上移动管来进行测定。
为了使在管内流动的熔融玻璃的温度在管内不会急剧变化,优选任意位置的管的内周面和外周面的剖面形状(垂直于上述中心轴的剖面的形状)接近圆形,并且无厚度偏差,内周面和外周面为同心圆。
本发明的玻璃流出管优选内径φ与管的壁厚t的比率在0.25~12范围内。若上述比率φ/t小于0.25,则难以高精度地加工管的内径。若上述比率φ/t超过12,则难以得到具有充分强度的管。
此外,优选对管进行加热,以使内部流动的玻璃不发生温度降低而失透,作为对管的加热方法,优选在管上通电通过焦耳热来使管自身发热的通电加热法。管在其内周面与玻璃进行热交换,若φ/t增大,则管的体积与单位长度的管和玻璃接触的面积的比(管的体积/管和玻璃的接触面积)减小。即管的热容量与单位长度的管和玻璃进行热交换的面积的比(管的热容量/管和玻璃进行热交换的面积)减小,因此,增大电流不能增加管的发热量,这样就不能适当地维持在内部流动的玻璃温度。若对管壁较薄的管通较大的电流,则电流密度过大,结果管自身熔化。为了防止这种问题的发生,优选φ/t小于等于12。而且,管的体积相当于单位长度的管的材料的体积,是通过将由管外径规定圆柱的体积减去由管内径φ规定的空孔的体积来得到的。
考虑到如此对管通电加热,优选比率φ/t为0.25~12。若考虑到得到充分的耐久性,同时对管进行良好的加热,比率φ/t更优选为0.25~4,进一步优选0.5~4,特别优选0.7~2.7。
可以通过公知的方法来进行上述通电加热,除通电加热以外,例如,也可以用高频诱导加热来加热。
优选管外径与管内径一样,沿管的纵方向是固定的值。这是因为将管的一端安装在熔化容器上,在另一端或其附近安装用于通电加热的电极时,虽然将管的两端或端部附近固定来使用管,但是在该状态下,若对管进行加热,则管由于热膨胀而伸长,管的一些部分产生外径较细的部位,并且应力集中产生于此部位,从而管变形,对玻璃的流出造成障碍。
作为构成管的材料,可以举出铂、铂合金、金等。
优选本发明的玻璃流出管具有用于通电加热的电极。设定欲进行通电加热的玻璃流出管的期望部分作为通电区域后,可以通过将电极焊接等在该通电加热区域的上端和下端来安装电极。将通电加热区域分为多个,对各个区域分别进行温度控制时,将电极安装在各区域的上端和下端。使交流电源连接在电极上,对电极施加交流电压。
作为具有电极的管,可以举出,将电极设置在管的上端和管的下端(即设置玻璃流出口的端部)的管、将电极设置在管的上端和管下端的以上部分(管的上端和下端之间)的管。前者是对管的全部区域通电加热,后者是对管的上部(远离玻璃流出口的方向)通电加热,与上述2种电极相比,更优选对下部(比上述2种电极更接近玻璃流出口的部分)进行高频诱导加热的管。而且,可以在欲进行管加热的部分的周围配置高频线圈,通过对该线圈通高频电流来进行高频诱导加热。而且,在也可以管周围配置加热装置使通电加热部分的一部分发热来替换加热的方法,也可以同时使用这两种加热方法。
考虑到玻璃流出时的操作性,管的长度优选为0.3m~3.5m,更优选为0.3m~2.5m,进一步优选0.5m~2.5m,特别优选0.5m~2m。
管的直线性是以将管两端的剖面的各自中心连结的假想的直线(管的中心轴)为基准,管的各部分的剖面的中心与上述管的中心轴的距离优选在1mm以内。
而且,在圆柱状的管材料的中心使用钻孔机来形成规定直径的贯通孔从而制造上述玻璃流出管。使钻孔机以相对于圆柱底面准确地垂直的状态下直线钻进,并使其与圆柱轴一致来进行加工。适当地选择钻孔机和钻孔条件以使贯通孔内表面光滑。使用一个圆柱材料得不到充分长度的管时,可以焊接形成了同一形状贯通孔的管来得到必要长度的管。而且,上述管的制作方法只是其中的一个例子,也可以通过其它方法来制造具有高精度内径的管。
通过使用具有上述结构的本发明的玻璃流出管,可以使玻璃稳定地流出。特别是作为使粘度小于等于10分帕·秒的熔融玻璃流出的管;作为使具有如下粘性特性的熔融玻璃流出的管(所述粘性特性是液化温度下的粘度和比上述液化温度高50℃温度下的粘度的差小于等于10分帕·秒);作为使用于得到玻璃成型体的熔融玻璃流出的管(所述玻璃成型体由光学玻璃或用于光学滤光器的玻璃形成),优选本发明的玻璃流出管。
若考虑到将玻璃流出管与熔化容器连接来使用,则优选将法兰一体地设置在与玻璃流出管的玻璃流出口相对的端部。将玻璃流出管安装在上述容器上时,虽然使用各自处于室温状态下的管和熔化容器,但是由于熔融玻璃流出时管或熔化容器的温度极高,管膨胀将熔化容器上顶,因此在熔化容器和管的连接部位集中受到了较大的力,从而容易破损,熔化容器和管的使用寿命缩短。如上所述,在管向熔化容器安装的一侧设置法兰,通过将法兰安装在熔化容器上,可以将伴随管膨胀产生的力分散,从而防止熔化容器或管的破损的同时,延长各自的使用时间。优选形成法兰的材料与上述安装有法兰的管的部分材料相同或类似,优选由铂、铂合金、强化铂的任意一种形成。考虑到提高法兰的强度,优选通过切削加工来制造的法兰。优选通过分别焊接来进行法兰与管的接合,法兰与上述容器的接合。
[玻璃成型体的制造方法]
接着,对本发明的玻璃成型体的制造方法和上述玻璃流出管的用途加以说明。
本发明的玻璃成型体的制造方法的第1方式(下文称为成型体的制法1)是使熔融玻璃从管流出、成型的玻璃成型体的制造方法,其特征在于,使粘度小于等于10分帕·秒的熔融玻璃从上述本发明的玻璃流出管流出。
如上所述,即使玻璃的流出粘度小于等于10分帕·秒时,通过使用上述本发明的玻璃流出管使熔融玻璃流出,可以使玻璃的流出稳定,从而可以高生产率地制造高品质的玻璃成型体,所述高品质的玻璃成型体无下述缺陷,如纹理、消泡不充分、作为光学玻璃不适当水平的着色等。
而且,成型体的制法1适用于流出粘度小于等于5分帕·秒的玻璃,更适用于流出粘度小于等于4分帕·秒的玻璃,进一步适用于流出粘度小于等于3分帕·秒的玻璃。
本发明的玻璃成型体的制造方法的第2方式(下文称为成型体的制法2)是使熔融玻璃从管流出、成型的玻璃成型体的制造方法,其特征在于,使具有如下粘度特性的熔融玻璃从上述本发明的玻璃流出管流出;所述粘度特性是液化温度下的粘度与比所述液化温度高50℃温度下的粘度的差小于等于10分帕·秒。
而且,成型体的制法2适用于上述粘度差小于等于5分帕·秒的玻璃,更适用于上述粘度差小于等于4分帕·秒的玻璃,进一步适用于上述粘度差小于等于3分帕·秒的玻璃。
对于流出粘度低,粘度变化量相对于温度变化小的玻璃,由于难以稳定地使玻璃流出,优选使用本发明的玻璃成型体的制法1或2,此外,考虑到这种观点,更优选组合上述成型体的制法1和成型体的制法2的方法。
下文,对成型体的制法1和成型体的制法2中(下文,将两制法总称为本发明的成型体的制法)共通的事项加以说明。
在本发明成型体的制法中,可以根据已知的方法准备熔融玻璃。例如,对应于目的玻璃组成,称量、混合粉末状的化合物原料或碎玻璃,将其供给至铂合金制的熔化容器内后,加热、熔化。将上述原料完全熔化、玻璃化后,升高该熔融玻璃的温度进行澄清工序。用搅拌器搅拌澄清的熔融玻璃,使其均质化,然后连续地将熔融玻璃供给至上述玻璃流出管。加热、熔化原料的容器和进行澄清的容器、或进行均质化的容器可以为一个容器,若为多个容器时,可以通过连接管等连接铂合金制的各个容器,将玻璃在规定的时间内依次流过熔化槽、澄清槽、搅拌槽。前者是在熔化容器的底部安装玻璃流出管,后者是在搅拌槽的底部安装玻璃流出管。可以通过焊接等安装玻璃流出管。
图1说明本发明成型体制法的1个例子的示意图,从正侧面可以看到本发明成型体的制法中使用的装置。使图中未表示的经澄清、均质化的熔融玻璃在铂合金制的熔化容器1的内部加热、蓄积。通过焊接,将铂合金制的玻璃流出管2安装在熔化容器1的底部,容器1内的熔融玻璃流入管2中,从管2下端的玻璃流出口2-1流出。管2的上端和下端及其之间焊接了图中未表示的铂合金制电极,并且全部用保温材料包覆。安装管下端的电极使其不妨碍玻璃流出。在这些电极上施加交流电压,将管2通电加热,使管2的温度维持在适当的温度。在管2的下方水平配置用于将流出的熔融玻璃4浇注成型的模具3。由图1中的玻璃浇注的状态可知,在管2位置的垂直剖面画有模具3。模具3的一面的侧面是(图1的右侧)开口的,将浇注于模具的成型为具有一定厚度的板状的玻璃从上述模具3的开口部在水平方向(图1的右侧)连续拉出。板状玻璃成型体5的拉出通过带式运送机6来进行。通过拉出时使带式运送机6的拉出速度一定来使玻璃成型体的板厚一定,从而得到规定厚度、板宽的玻璃成型体。另外,通过图中未表示的模具3的对向的一对侧壁(图1的前侧和后侧)来规定板宽。通过带式运送机6将这样成型的玻璃成型体5输送到退火炉(图中未表示),缓慢冷却。
通过以上的例子,由于稳定地使玻璃流出,可以防止在玻璃成型体上产生纹理,同时得到具有一定板厚的玻璃成型体。优选这种具有一定板厚的玻璃成型体作为玻璃母材;所述玻璃母材用于制作压制成型用的原料玻璃。虽然可在板厚方向上切断或割断玻璃成型体,必要时进行抛光加工、进行滚筒抛光来制造上述原料玻璃,但是若玻璃成型体的板厚为规定的厚度,则通过等间距地进行切断或割断,可以容易地来使原料玻璃的重量均等。而且,更高精度地使玻璃成型体的板厚一定时,可以监视(图中未表示)模具3内的熔融玻璃的液位,通过带式运送机6控制玻璃成型体的拉出速度从而使上述液位一定。
使用上文的方式(下文,称为方式I)可以制造板状的玻璃成型体,另外的方式(下文,称为方式II)中,在管2下方配置圆筒状的模具来代替模具3,将玻璃浇注于模具内,可以成型为圆柱状的玻璃成型体。该方法中,进行位置调整时,使管2的中心轴和模具的轴在同一直线上。由于被浇注的玻璃在模具圆筒型内部均匀地展开,因此即使在模具内也可以减小折射率在垂直于玻璃流动方向的剖面上的分布,从而可以得到更进一步地防止、降低纹理的效果。将在模具内成型的玻璃成型体从模具底部的开口部以一定速度沿垂直方向往下拉出。拉出速度能保持模具内的熔融玻璃液位一定时即可。
进一步,根据其它的方式(下文,称为方式III),由流出的玻璃可以直接制造压制成型用原料玻璃。例如,设置成型机来替代图1中的模具3;所述成型机中,在圆形的转盘的圆周上等间隔地配置多个成型模具。虽然通过将转盘转位旋转(インデツクス回転)来进行原料玻璃的制造,但是,将成型模具的停留位置之一作为将熔融玻璃向成型模具供给的位置(称为浇注位置)来供给熔融玻璃,将供给的熔融玻璃成型为玻璃成型体后,从不同于浇注位置的规定的成型模具的停留位置(取出位置)取出玻璃成型体。对于将取出位置设为什么样的停留位置,可以考虑转盘的旋转速度、玻璃的冷却速度等来决定。对在浇注位置向成型模具供给熔融玻璃时可以使用的方法,例如将熔融玻璃从管2的玻璃流出口2-1滴下,用上述成型模具接受玻璃滴的方法;使在浇注位置停留的成型模具接近玻璃流出口2-1来支撑流出的熔融玻璃流的下端部,在玻璃流中制作颈缩,通过在规定的时间将成型模具垂直急速落下,将颈缩以下的熔融玻璃分离在成型模具上的方法;将流出熔融玻璃流用切刃切断,用停留在浇注位置的成型模具接受分离的熔融玻璃块的方法等。
在成型模具上的玻璃成型可以使用公知的方法。其中有这样的方法:从成型模具向上喷出气体,对玻璃块施加向上的风压,一边使玻璃上浮一边使其成型,这样能够防止在玻璃成型体的表面上产生皱褶,或能够防止由于与成型模具接触而在玻璃成型体上产生完裂(カン割れ)。
玻璃成型体的形状根据成型模具的选择或上述气体的喷出方式,可以是球状;旋转椭圆体状;具有1个旋转对象轴,并且面向该旋转对象轴的轴方向的2个面均在外侧凸起的形状等。这些形状对于用于压制成型透镜等光学元件的原料玻璃是合适的。这样得到的玻璃成型体可以直接或抛光表面、进行滚筒抛光后制成用于压制成型的原料玻璃。
进一步,根据其它的方式(下文,称为方式IV),在上述方式III中,在转盘上配置压制成型模具的下模具作为成型模具,在浇注位置上用下模具依次接受熔融玻璃块,在其它的停留位置使用下模具和与上述下模具对向的上模具将处于软化温度或更高温度的玻璃压制成型。压制成形后,将在下模具上冷却的玻璃成型体从取出位置中的下模具取出。将玻璃成型体的形状制成与透镜等光学元件相近似的形状,从而制成光学元件坯体,对该光学元件坯体实施研磨、抛光加工则可以得到所期望的光学元件。
而且,在上述各方式中,对管2的加热时不限于通电加热。例如,在管2的下端(玻璃流出口2-1)的以上部分安装下部电极,对该下部电极的以上部分通电加热,而对该下部电极之下的部位可以高频诱导加热,还可以对管2的全体高频诱导加热。根据本发明优选的方式,由于如上所述管2的内径φ和壁厚t的比率φ/t在所规定的范围内,所以可以进行充分的通电加热。此外,对于管的加热,如上所述可以使用配置于管的周围的加热装置使其发热来加热的方法。
本发明的成型体的制法对于由光学玻璃形成的玻璃成型体的制造是合适的。光学玻璃中,折射率等光学特性被高精度地设定。虽然光学特性一般由玻璃的组成来决定,但是随着玻璃的熔化、成型的工序而变化。虽然这种变化量是很少的量,但是对于要求高精度光学特性的光学玻璃,有时由于特性的偏离最终成为次品。作为在玻璃成型工序中光学特性变动的主要原因之一,可以举出玻璃流出量偏离设计值。根据本发明的成型体制法,由于使用上述本发明的玻璃流出管,玻璃流出量与设计相符而且可以稳定地维持这种情况,所以可以稳定地制造由具有所期望光学特性的光学玻璃形成的玻璃成型体。
进一步,如上所述由于降低流出时玻璃的流速,从而可以防止、降低纹理。此外由于可以使在从管流出的熔融玻璃流的剖面上的折射率的分布接近固定不变,从而得到更进一步的防止、降低纹理的效果。
而且,根据本发明的成型体的制法,优选可以将折射率(nd)的变动抑制在±0.0010/小时以内。
接着,对于在本发明的成型体的制法中合适地使用的玻璃加以说明。作为这种玻璃,可以举出折射率(nd)大于等于1.7的光学玻璃。折射率(nd)大于等于1.7的玻璃中,与玻璃的网络形成成分相比,提高折射率的成分的含量比例大。因此,折射率(nd)大于等于1.7的光学玻璃中,玻璃的网络形成成分的含量比例相对小,与折射率低的玻璃相比,这种玻璃在高温区域的玻璃稳定性更有降低的趋势。若玻璃的稳定性降低,由于使熔融玻璃流出、成型时,玻璃易结晶化,必须在更高的温度下进行玻璃的流出。由于玻璃的粘度随着温度的上升而降低,从而使得折射率(nd)大于等于1.7的光学玻璃具有极低的流出粘性,其流出粘度小于等于10分帕·秒,或小于等于5分帕·秒,甚至小于等于4分帕·秒,有时小于等于3分帕·秒。此外,即使调整流出温度来控制玻璃的流出量,也由于与温度变化对应的玻璃粘度变化量(绝对值)小,通过温度调整难以使粘度恰当。进一步,由于玻璃的流出温度与液化温度的差小,若为了增加流出粘度而降低流出温度,则流出温度与液化温度太接近,发生玻璃结晶化的问题。在本发明的成型体制法中,通过使用本发明的玻璃流出管,即使不控制玻璃流出管的温度,也可以使折射率(nd)大于等于1.7的玻璃稳定地流出,从而可以稳定提供由高品质光学玻璃形成的玻璃成型体。作为这种折射率(nd)大于等于1.7的光学玻璃,可以举出折射率(nd)大于等于1.7且阿贝数(υd)大于等于50的玻璃、折射率(nd)大于等于1.74且阿贝数(υd)小于50的玻璃、尤其是折射率(nd)大于等于1.8的玻璃或折射率(nd)大于等于1.83的玻璃、特别是折射率(nd)大于等于1.87的玻璃。从组成的方面来对上述折射率(nd)大于等于1.7的光学玻璃举例,则可以举出含有B2O3和La2O3的玻璃、磷酸玻璃、含有选自Nb2O5、TiO2和WO3的至少一种氧化物的磷酸玻璃、含有SiO2和TiO2的玻璃等。
此外,本发明的成型体的制法也适用于由用于光学滤光器玻璃形成的玻璃成型体的制造。作为用于光学滤光器的玻璃,可以举出后述含铜的氟磷酸玻璃等。
其它例子是磷酸玻璃、氟磷酸玻璃。由于磷酸玻璃、氟磷酸玻璃的流出粘度低,可以在本发明的成型体的制法中优选适用。氟磷酸玻璃作为低分散光学玻璃、特别是作为阿贝数(υd)大于等于80的玻璃或含铜氟磷酸玻璃等的应用中使用的光学仪器用玻璃是有用的。在任意一种用途中,均需要可以防止或降低纹理的玻璃成型体的制造方法。而且,含铜玻璃,作为利用铜离子的光吸收特性的上述光学滤光器用玻璃是合适的,尤其是作为发挥近红外线吸收特性的CCD等半导体摄像元件的色彩修正用滤光器玻璃,其利用价值更高。
[光学元件的制造方法]
接着对本发明的光学元件的制造方法加以说明。本发明的光学元件的制造方法的第1方式是将原料玻璃加热、压制成型的光学元件的制造方法,其特征在于,使用通过上述成型体制法制造的玻璃成型体作为原料玻璃。
使用由上述本发明的成型体的制法的方式I制造的板状的玻璃成型体作为原料玻璃时,将玻璃成型体切断或割断成所期望的尺寸,制成被称为切块的玻璃片,接着,将切块进行滚筒抛光从而得到规定重量的压制成型用的原料玻璃。在原料玻璃的全部表面上均一地涂布氮化硼等粉末状脱模剂后,进行加热、软化,使用成型模具压制成型。使压制成型品的形状制成在目的光学元件的形状上预留研磨、抛光余量的形状。将上述成型品研磨、抛光得到透镜等所期望的光学元件。
上述工序中,在切块的表面上实施抛光来得到表面光滑的原料玻璃,将该原料玻璃加热、精密压制成型(也称为模制光学成型)来制造非球面透镜等光学元件。
对于本发明的成型的制法的方式II制造的玻璃成型体,将其垂直于成型体的圆柱轴实施切片加工后,通过与由上述方式I制造的玻璃成型体得到光学元件的方法一样的方法,进行滚筒抛光、压制成型、对压制成型品的研磨、抛光来制造光学元件。
对于本发明的成型的制法的方式III制造的玻璃成型体,可以直接将其作为压制成型用的原料玻璃,也可以实施滚筒抛光来制造压制成型用的原料玻璃。通过将前者的原料玻璃加热、精密压制成型,可以成型为非球面透镜等光学元件。对于后者的原料玻璃,在全部表面上均一涂布粉末状的脱模剂后,将其加热、软化,压制成型,制成与光学元件近似的形状后,经研磨、抛光,加工成透镜等光学元件。
对于本发明的成型的制法的方式IV制造的玻璃成型体,由于在玻璃成型体的制造时已经进行了玻璃的加热和压制成型处理,并且玻璃成型体的形状成型为与目的光学元件的形状近似的形状,所以通过将玻璃成型体研磨、抛光可以制成透镜等光学元件。而且,通过上述方式IV制造压制成型用原料玻璃或与欲得到的原料玻璃具有近似形状的原料玻璃,将所得原料玻璃加热、压制成型,从而可以制造光学元件。
本发明的光学元件的制造方法的第2方式是加工玻璃成型体的光学元件的制造方法,其特征在于,对通过上述本发明的成型体制造方法制造的玻璃成型体进行加工。
例如,通过本发明的成型体制法的方式I,制造含铜的氟磷酸玻璃的板状玻璃成型体,将该玻璃成型体在板厚方向上进行切片加工后,对切片所得的两面进行光学抛光,从而可以制造具有规定厚度的玻璃滤光器。由于这种滤光器具有近红外线吸收功能,作为CCD等半导体摄像元件的色彩修正用的滤光器是合适的。
此外,通过本发明的成型体制法的方式II,制造由光学玻璃形成的圆柱状的玻璃成型体,垂直于圆柱轴进行切片后,对表面研磨、抛光,从而可以制造透镜等光学元件。
通过上述方法,使用以往难以得到高品质的光学元件的玻璃,可以在高生产性的基础上批量生产高品质的玻璃制光学元件。
而且,在各光学元件的表面可以根据需要设置防反射膜等光学多层膜。
实施例
接着,通过实施例对本发明进行更详细地说明,但本发明并不仅限于这些实施例。
实施例1
使用由在纯铂中加入5重量%金的铂和金的合金形成的铂合金材料、由纯铂形成的铂材料,制作表1-1和表1-2中的A1~A12、B-1~B-12、C-1~C-12、D-1~D8、E1~E-4所示的48种玻璃流出管。
首先在各管中,内径φ与管的壁厚t的2倍的相加值为管的外径,分别制作具有与所得到的各管的外径相对应的直径、长度为275nm的铂合金圆柱和长度为25mm的铂圆柱。铂合金圆柱和铂圆柱的底面和上面平坦且相互平行地形成镜面。
然后,使钻孔机的中心与两材料的圆柱的中心轴精密地一致,将上述圆柱钻出贯通孔。对应于管内径可以适当地选择钻孔机的直径。将这样制造的管相对于管中心轴等间隔地垂直切断3处。测定切断部位和切断前管两端的内径,内径的最大值和最小值的差(绝对值)为0.034mm~0.039mm,在整个管上控制在0.2mm以内。另外,沿管的中心轴切断,测定沿管的纵方向上的管内周面的平均粗糙度Ra,在整个管上平均粗糙度Ra小于等于0.1μm。
然后,焊接接合铂合金制管和铂制管使两者的中心轴精密地一致,制成一端为铂合金制另一端为铂制的玻璃流出管,将铂合金制端部作为玻璃流出口。
制造长度超过0.3m的管时,使相互的中心轴精密地一致来在这样制造的管的上述铂制端部上焊接与上述方法相同制成的内径和外径与之完全相等的铂制管。
而且,虽然在本实施例中,在铂合金制管上接合铂制管来制造玻璃流出管,但是也可以使用强化铂制管来替代铂制管。
为了在任意一种的情况下,管内的熔融玻璃流不会太湍急,所以在制造管时,必须注意:使管的内径精密一定的同时使外径一定,使管的内周面和外周面都接近圆形的同时极力降低管的厚度偏差。
而且,对于上述48种管,也可通过其它途径来制造将构成其一个部分的、由铂和5重量%金形成的铂合金制管置换成由铂和10重量%铑形成的铂合金制管的管。
对于这样制造的由铂和金形成的铂合金制管与铂制管接合的48种管以及由铂和铑形成的铂合金制管与铂制管接合的48种管,通过其使实施例2所示的玻璃流出。
而且,也可以使用在上述各管的玻璃流出口的相反一侧的端部上(与熔化容器连接一侧的端部)焊接铂或铂合金制的通过切削加工制成的法兰,从而可以安装成整体来使用。此时,可以延长管和上述容器的寿命。
[表1-1]
表1-1
φ[mm] | Фmax-φmin | t[mm] | φ/t | 长度[m] | |
管A-1 | 0.5 | 0.035 | 1.0 | 0.50 | 0.3 |
管A-2 | 0.5 | 0.035 | 1.5 | 0.33 | 0.3 |
管A-3 | 0.5 | 0.035 | 2.0 | 0.25 | 0.3 |
管A-4 | 0.5 | 0.035 | 1.0 | 0.50 | 1.0 |
管A-5 | 0.5 | 0.035 | 1.5 | 0.33 | 1.0 |
管A-6 | 0.5 | 0.036 | 2.0 | 0.25 | 1.0 |
管A-7 | 0.5 | 0.037 | 1.0 | 0.50 | 2.0 |
管A-8 | 0.5 | 0.036 | 1.5 | 0.33 | 2.0 |
管A-9 | 0.5 | 0.037 | 2.0 | 0.25 | 2.0 |
管A-10 | 0.5 | 0.036 | 1.0 | 0.50 | 2.5 |
管A-11 | 0.5 | 0.037 | 1.5 | 0.33 | 2.5 |
管A-12 | 0.5 | 0.039 | 2.0 | 0.25 | 2.5 |
管B-1 | 1.0 | 0.035 | 1.0 | 1.0 | 0.3 |
管B-2 | 1.0 | 0.035 | 1.5 | 0.67 | 0.3 |
管B-3 | 1.0 | 0.035 | 2.0 | 0.50 | 0.3 |
管B-4 | 1.0 | 0.035 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
管B-5 | 1.0 | 0.037 | 1.5 | 0.67 | 1.0 |
管B-6 | 1.0 | 0.036 | 2.0 | 0.50 | 1.0 |
管B-7 | 1.0 | 0.037 | 1.0 | 1.0 | 2.0 |
管B-8 | 1.0 | 0.037 | 1.5 | 0.67 | 2.0 |
管B-9 | 1.0 | 0.037 | 2.0 | 0.50 | 2.0 |
管B-10 | 1.0 | 0.037 | 1.0 | 1.0 | 2.5 |
管B-11 | 1.0 | 0.038 | 1.5 | 0.67 | 2.5 |
管B-12 | 1.0 | 0.038 | 2.0 | 0.50 | 2.5 |
(注)φ为管的内径,φmax-φmin为管的内径的最大值减去最小值所得的值,t为管的壁厚。
[表1-2]
表1-2
φ[mm] | Фmax-φmin | t[mm] | φ/t | 长度[m] | |
管C-1 | 2.0 | 0.034 | 1.0 | 2.0 | 0.3 |
管C-2 | 2.0 | 0.035 | 1.5 | 1.3 | 0.3 |
管C-3 | 2.0 | 0.035 | 2.0 | 1.0 | 0.3 |
管C-4 | 2.0 | 0.034 | 1.0 | 2.0 | 1.0 |
管C-5 | 2.0 | 0.035 | 1.5 | 1.3 | 1.0 |
管C-6 | 2.0 | 0.035 | 2.0 | 1.0 | 1.0 |
管C-7 | 2.0 | 0.036 | 1.0 | 2.0 | 2.0 |
管C-8 | 2.0 | 0.035 | 1.5 | 1.3 | 2.0 |
管C-9 | 2.0 | 0.036 | 2.0 | 1.0 | 2.0 |
管C-10 | 2.0 | 0.035 | 1.0 | 2.0 | 2.5 |
管C-11 | 2.0 | 0.036 | 1.5 | 1.3 | 2.5 |
管C-12 | 2.0 | 0.035 | 2.0 | 1.0 | 2.5 |
管D-1 | 4.0 | 0.035 | 1.5 | 2.7 | 0.3 |
管D-2 | 4.0 | 0.035 | 2.0 | 2.0 | 0.3 |
管D-3 | 4.0 | 0.035 | 1.5 | 2.7 | 1.0 |
管D-4 | 4.0 | 0.037 | 2.0 | 2.0 | 1.0 |
管D-5 | 4.0 | 0.036 | 1.5 | 2.7 | 2.0 |
管D-6 | 4.0 | 0.037 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
管D-7 | 4.0 | 0.037 | 1.5 | 2.7 | 2.5 |
管D-8 | 4.0 | 0.038 | 2.0 | 2.0 | 2.5 |
管E-1 | 6.0 | 0.036 | 2.0 | 3.0 | 0.3 |
管E-2 | 6.0 | 0.036 | 2.0 | 3.0 | 1.0 |
管E-3 | 6.0 | 0.038 | 2.0 | 3.0 | 2.0 |
管E-4 | 6.0 | 0.038 | 2.0 | 3.0 | 2.5 |
(注)φ为管的内径,φmax-φmin为管的内径的最大值减去最小值所得的值,t为管的壁厚。
实施例2
接着,使用实施例1制作的各玻璃流出管,制作如表2所示的由光学玻璃形成的成型体。
而且,表2所示的玻璃特性如下进行测定。
[折射率(nd)和阿贝数(υd)]
对以-30℃/小时缓慢冷却降温速度得到的光学玻璃测定折射率(nd)和阿贝数(υd)。
液化温度
在铂坩锅中加入50g玻璃样品,将加热、熔化得到的玻璃熔液在设定了温度的试验炉内保持2小时,然后冷却至室温,然后每次增加10℃重复上述过程。用显微镜观察有无结晶析出,将无结晶的最低温度作为液化温度。
[玻璃的粘度]
通过基于JIS规格Z8803,采用共轴双筒旋转粘度计的粘度测定方法测定玻璃的粘度。
(1)通过方式I制造由玻璃U形成的成型体
(i)首先,将表2中玻璃U所示的含B2O3和La2O3的玻璃的原料提供给图1所示的熔化容器1,将所述玻璃原料加热、澄清、均质化,在熔化容器1中蓄积熔融玻璃,在熔化容器的底部分别安装实施例1制成的管A-1~A-12、管B-1~B-12、管C-1~C-12、管D-1~D-8各管,将熔融玻璃从玻璃流出口以一定流量连续流入模具3,制造由一定板厚、板宽的玻璃U形成的玻璃板。在各管的上端和下端及其之间通过焊接,安装铂合金制的电极,在电极之间施加交流电对管的全体通电加热,控制温度使玻璃的流出粘度维持为如表2所示的定值。通过焊接来将玻璃流出管安装在熔化容器1上。此外,也可以通过焊接将带有法兰的玻璃流出管安装在熔化容器1上。
这样可得到无纹理或着色的高品质玻璃U的成型体。得到的成型体的折射率、阿贝数与表2所示的目标值精密地一致。
(ii)除了安装管E-1~E-4各管来替代上述管以外,与(i)同样地操作,使熔融玻璃流出、成型,此时,可得到无着色的玻璃U的成型体,但与使用上述A-1~A-12、管B-1~B-12、管C-1~C-12、管D-1~D-8各管相比,由于在玻璃成型体的一部分上产生纹理,可以通过机械加工来除去有纹理的部分。得到成型体的折射率、阿贝数与表2所示的目标值精确地一致。
(2)通过方式II制造由玻璃U形成的成型体
(i)除了使用相当于方式II的圆筒状模具以外,与上述(1)(i)同样地操作,使用管A-1~A-12、管B-1~B-12、管C-1~C-12、管D-1~D-8各管进行熔融玻璃的成型,此时,与上述(1)(i)一样地得到具有目标光学特性的无纹理或着色的由圆柱状玻璃U形成的成型体。
(ii)除了使用与方式II相当的圆筒状模具以外,与上述(1)(ii)同样地使用管E-1~E-4进行熔融玻璃的成型,此时,可得到无着色的由圆柱状玻璃U形成的成型体,但与使用上述A-1~A-12、管B-1~B-12、管C-1~C-12、管D-1~D-8各管相比,由于在玻璃成型体的一部分上产生纹理,可以通过机械加工来除去有纹理的部分。得到成型体的折射率、阿贝数与表2所示的目标值精确地一致。
(3)通过方式III制造由玻璃W形成的成型体
(i)使用如表2中玻璃W所示的含B2O3和La2O3的玻璃的原料作为玻璃原料,将成型机替换成与方式III相当的装置,进一步,在管的上端、管的玻璃流出口以上部分及其之间安装铂合金制电极,对管通电加热的同时,通过对配置于管的周围的高频线圈通高频电流来对管的玻璃流出口附近(通电加热的区域以下的部分)进行高频诱导加热,除了上述以外与上述(1)(i)同样地操作,使用管A-1~A-12、管B-1~B-12、管C-1~C-12、管D-1~D-8各管来制造玻璃成型体。在成型模具上通过气体使玻璃上浮来制造玻璃成型体,得到重量公差在1%以内的球状玻璃成型体。
由于玻璃W的玻璃化转变温度(Tg)小于等于560℃,其作为精密压制成型用的光学玻璃是合适的,得到的玻璃成型体无纹理、无着色,表面光滑,并且直接可以被用作精密压制成型用的原料玻璃即玻璃预型件。
(4)通过方式I制造由玻璃X、Y形成的成型体
(i)除了使用如表2玻璃X所示的氟磷酸玻璃的原料、玻璃Y所示的氟磷酸玻璃的原料作为玻璃原料以外,与上述(1)(i)同样地操作,使用管A-1~A-12、管B-1~B-12、管C-1~C-12、管D-1~D-8各管来进行熔融玻璃的成型,得到板状的玻璃成型体。
得到的成型体的板厚、板宽一定,并且无纹理、无着色。此外,评价的玻璃成型体的光学特性时,发现其与表2所示的值准确地一致。
(ii)除了使用如表2玻璃X所示的氟磷酸玻璃的原料、玻璃Y所示的氟磷酸玻璃的原料作为玻璃原料以外,与上述(1)(ii)同样地操作,使用管E-1~E-4来进行熔融玻璃的成型,此时,可得到无着色的板状玻璃成型体,但与使用上述A-1~A-12、管B-1~B-12、管C-1~C-12、管D-1~D-8各管相比,由于在玻璃成型体的一部分上产生纹理,可以通过机械加工来除去有纹理的部分。得到成型体的折射率、阿贝数与表2所示的目标值精确地一致。
(5)通过方式I制造由玻璃Z形成的成型体
(i)除了使用如表2玻璃Z所示的含铜氟磷酸玻璃的原料以外,与上述(1)(i)同样地操作,使用管A-1~A-12、管B-1~B-12、管C-1~C-12、管D-1~D-8各管来进行熔融玻璃的成型,得到板状的玻璃成型体。
得到的成型体的板厚、板宽一定,并且无纹理。
(ii)除了使用如表2玻璃Z所示的含铜氟磷酸玻璃的原料以外,与上述(1)(ii)同样地操作,使用管E-1~E-4来进行熔融玻璃的成型,此时,可得到无着色的板状玻璃成型体,但与使用上述A-1~A-12、管B-1~B-12、管C-1~C-12、管D-1~D-8各管相比,由于在玻璃成型体的一部分上产生纹理,可以通过机械加工来除去有纹理的部分。
(6)通过方式IV制造由玻璃U、X、Y形成的成型体
(i)使用如表2中玻璃U所示的含B2O3和La2O3的玻璃的原料、玻璃X所示的氟磷酸玻璃的原料、玻璃Y所示的氟磷酸玻璃的原料作为玻璃原料,并且将成型机替换成与方式IV相当的装置,与上述(1)(i)同样地操作,使用管A-1~A-12、管B-1~B-12、管C-1~C-12、管D-1~D-8各管进行熔融玻璃的成型,得到形状与透镜形状近似的玻璃成型体。
得到的成型体无纹理、无着色,光学特性与表2所示的值准确地一致。
(ii)使用如表2中玻璃U所示的含B2O3和La2O3的玻璃的原料,玻璃X所示的氟磷酸玻璃的原料,玻璃Y所示的氟磷酸玻璃的原料作为玻璃原料,将成型机替换成与方式IV相当的装置,与上述(1)(ii)同样地操作,使用管E-1~E-4来进行熔融玻璃的成型,得到形状与透镜形状近似的玻璃成型体。
得到的成型体与使用上述A-1~A-12、管B-1~B-12、管C-1~C-12、管D-1~D-8各管相比,由于在玻璃成型体的一部分上产生纹理,可以通过机械加工来除去有纹理的部分。
表2
折射率(nd) | 阿贝数(υd) | 液化温度[℃] | 流出粘度[分帕·秒] | 粘度的差[分帕·秒](注) | |
玻璃U(含B2O3和La2O3的玻璃) | 1.88300 | 40.8 | 1200 | 3 | 3 |
玻璃W(含B2O3和La2O3的玻璃) | 1.80610 | 40.7 | 960 | 4 | 5 |
玻璃X(氟磷酸玻璃) | 1.49700 | 81.6 | 645 | 8 | 8 |
玻璃Y(氟磷酸玻璃) | 1.45650 | 90.3 | 680 | 8 | 8 |
玻璃Z(含铜氟磷酸玻璃) | - | - | 640 | 7 | 8 |
(注)粘度的差是在液化温度下的粘度与比所述液化温度高50℃温度下的粘度的差(绝对值)
比较例1
接着,使用与实施例1相同的方法、相同的材料来制造如表3所示型号的2根玻璃流出管。
表3
φ[mm] | Фmax-φmin | t[mm] | φ/t | |
管F | 7.0 | 0.04 | 2.5 | 2.8 |
管G | 2.0 | 0.35 | 2.0 | 1.0 |
管F内径φ为7.0mm,超出了本发明的玻璃流出管的内径范围(6mm以内),管G的内径最大值与最小值的差为0.35mm,超出了本发明的玻璃流出管的内径最大值与最小值的差的范围(0.20mm以内)。
使用管F使表2中玻璃U所示的含B2O3和La2O3玻璃流出、以及使表2中玻璃W所示的含B2O3和La2O3玻璃流出时,均显著地超过了目标的流出量,不能进行玻璃成型,而若降低管的温度,则玻璃在铂制熔化容器中的滞留时间比设计值长,由于铂的熔解产生可见的玻璃的着色,最终玻璃失透。
此外,使用管F同样地使表2中玻璃X所示的氟磷酸玻璃流出,使玻璃Y所示氟磷酸玻璃流出时,由于都显著地超过了目标的流出量,玻璃中的消泡不充分,在成型的玻璃上产生显著的纹理,而若降低管的温度,在铂制熔化容器中玻璃的滞留时间比设计值长,由于铂的溶解产生可见的铂麻点,最终玻璃失透。
进一步,使用管F同样地使表2中含铜氟磷酸玻璃表示的玻璃Z流出时,不能同时满足充分的消泡、防止纹理、防止失透的要求。
使用管G使玻璃U、W流出时,由于管内径的最大值与最小值的差增大,不能以目标的玻璃流出量稳定地流出玻璃。其中,虽然欲通过控制管的温度使流出量稳定化,但若降低管的温度,则玻璃失透,若升高管的温度则在玻璃流中产生湍流,在成型的玻璃上产生纹理。
接着,使玻璃X、Y流出时,不能以目标的玻璃流出量稳定地流出玻璃。其中,虽然欲通过控制管的温度使流出量稳定化,但是由于若升高管的温度,则流出量比目标值高,玻璃中的消泡不充分,并且在成型的玻璃上产生明显的纹理,所以降低管的温度时,在铂制熔化容器中玻璃的滞留时间比设计值长,由于铂的溶解而产生可见的铂麻点,最终玻璃失透。
同样地,玻璃Z也不能同时满足充分的消泡、防止纹理、防止失透的要求。此外,由于管内熔融玻璃流的湍流,在由上述各玻璃形成的玻璃成型体上产生显著的纹理。
实施例3(光学元件的制造)
接着使用由实施例2制造的玻璃成型体来制造光学元件。
(1)使用通过方式I制造的由玻璃U形成的板状玻璃成型体制造光学元件
将由玻璃U形成的板状玻璃成型体切断成一定的大小,制造多个重量互相相等的切块,将其滚筒抛光制成压制成型用的原料玻璃。在原料玻璃的全部表面上均匀地涂布氮化硼作为粉末状脱模剂,在大气中加热、软化,在压制成型模具压制成型,成型为与透镜近似的形状。
接着,进行退火处理来降低变形后,对表面实施研磨、抛光加工来制造球面透镜。得到的透镜的光学特性与表2所示的值准确一致,是无着色或纹理等缺陷的高品质透镜。
(2)使用通过方式II制造的由玻璃U形成的圆柱状玻璃成型体制造光学元件
将由玻璃U形成的圆柱状玻璃成型体垂直于圆柱轴进行切片,进行倒角后,与上述同样地,在大气中加热、软化,压制成型,成型为与透镜近似的形状。
接着,进行退火处理来降低变形后,对表面实施研磨、抛光加工来制造球面透镜。得到的透镜的光学特性与表2所示的值准确一致,是无着色或纹理等缺陷的高品质透镜。
(3)使用通过方式II制造的由玻璃U形成的圆柱状玻璃成型体制造光学元件(无压制成型工序)
将由玻璃U形成的圆柱状玻璃成型体垂直于圆柱轴进行切片,进一步,实施研磨、抛光加工来制造透镜。得到的透镜的光学特性与表2所示的值准确一致,是无着色或纹理等缺陷的高品质透镜。
(4)使用通过方式III制造的由玻璃W形成的球状玻璃成型体制造光学元件
将由玻璃W形成的球状的玻璃成型体的表面用含碳膜覆盖后,在氮气和氢气的混合气体氛围中加热,通过精密压制成型来制造非球面透镜。
而且,通过在大气中退火处理来氧化、除去在透镜表面上残存的含碳膜。得到的透镜的光学特性与表2所示的值准确一致,是无着色或纹理等缺陷的高品质透镜。
(5)使用通过方式I制造的由玻璃X或玻璃Y形成的板状玻璃成型体制造光学元件
将由玻璃X或玻璃Y形成的板状玻璃成型体切断成一定的大小,制造多个重量互相相等的切块,将其滚筒抛光制成压制成型用的原料玻璃。在原料玻璃的全部表面上均匀地涂布氮化硼作为粉末状脱模剂,在大气中加热、软化,在压制成型模具压制成型,成型为与透镜近似的形状。
接着,进行退火处理来降低变形后,对表面实施研磨、抛光加工来制造球面透镜。得到的透镜的光学特性与表2所示的值准确一致,是无着色或纹理等缺陷的高品质透镜。
(6)使用通过方式I制造的由玻璃Z形成的板状玻璃成型体制造光学元件(玻璃滤光器)
将由玻璃Z形成的板状玻璃成型体在板厚方向上切片加工成规定的厚度,对其进行光学抛光,使切片所得的面相互平行,制造CCD等半导体摄像元件的色彩修正用玻璃滤光器。得到的滤光器的品质高,并且通过近红外线吸收功能可以良好地进行摄像元件的色彩修正。
(7)使用通过方式IV制造的由玻璃U、X、Y形成的板状玻璃成型体制造光学元件
接着,对实施例2制造的分别由玻璃U、X、Y形成的压制成型的玻璃成型体的表面进行研磨、抛光来制造透镜。得到的透镜的光学特性与表2所示的值准确一致,是无着色或纹理等缺陷的高品质透镜。
而且,在本发明中,不限于由表2所示的玻璃形成的玻璃成型体,还可以进行由其它的玻璃,例如,由磷酸玻璃、含有SiO2和TiO2玻璃等各种光学玻璃、高品质的玻璃形成的玻璃成型体的制造以及由上述玻璃形成的光学元件的制造。
产业上的可利用性
通过本发明,可以提供用于制造高品质玻璃成型体的玻璃流出管、用于稳定地制造高品质的玻璃成型体的玻璃成型体的制造方法、以及用于稳定地制造高品质的玻璃制的光学元件的光学元件的制造方法。
Claims (16)
1.玻璃流出管,其是使熔融玻璃流出的玻璃流出管,其特征在于,其内径φ小于等于6mm,内径的最大值φmax和内径的最小值φmin的差在0.20mm以内。
2.如权利要求1所述的玻璃流出管,其中,内径φ与管的壁厚t的比率φ/t为0.25~12。
3.如权利要求1所述的玻璃流出管,其由铂或铂合金形成。
4.如权利要求1~3任意一项所述的玻璃流出管,其具有用于通电加热的电极。
5.玻璃成型体的制造方法,其是使熔融玻璃从管流出、成型的玻璃成型体的制造方法,其特征在于,使粘度小于等于10分帕·秒的熔融玻璃从如权利要求1~3任意一项所述的玻璃流出管流出。
6.玻璃成型体的制造方法,其是使熔融玻璃从管流出、成型的玻璃成型体的制造方法,其特征在于,使具有如下粘度特性的熔融玻璃从如权利要求1~3任意一项所述的玻璃流出管流出;所述粘度特性是液化温度的粘度与比所述液化温度高50℃的温度的粘度的差小于等于10分帕·秒。
7.如权利要求5所述的玻璃成型体的制造方法,其中,所述玻璃成型体由光学玻璃或用于光学滤光器的玻璃形成。
8.如权利要求6所述的玻璃成型体的制造方法,其中,所述玻璃成型体由光学玻璃或用于光学滤光器的玻璃形成。
9.如权利要求5所述的玻璃成型体的制造方法,其中,所述玻璃成型体由折射率(nd)大于等于1.7的光学玻璃形成。
10.如权利要求6所述的玻璃成型体的制造方法,其中,所述玻璃成型体由折射率(nd)大于等于1.7的光学玻璃形成。
11.如权利要求5所述的玻璃成型体的制造方法,其中,所述玻璃成型体由选自磷酸玻璃或氟磷酸玻璃的玻璃形成。
12.如权利要求6所述的玻璃成型体的制造方法,其中,所述玻璃成型体由选自磷酸玻璃或氟磷酸玻璃的玻璃形成。
13.光学元件的制造方法,其是将原料玻璃加热、压制成型的光学元件的制造方法,其特征在于,使用由权利要求5所述的制造方法制造的玻璃成型体作为原料玻璃。
14.光学元件的制造方法,其是将原料玻璃加热、压制成型的光学元件的制造方法,其特征在于,使用由权利要求6所述的制造方法制造的玻璃成型体作为原料玻璃。
15.光学元件的制造方法,其是加工玻璃成型体的光学元件的制造方法,其特征在于,对通过权利要求5所述的制造方法制造的玻璃成型体进行加工。
16.光学元件的制造方法,其是加工玻璃成型体的光学元件的制造方法,其特征在于,对通过权利要求6所述的制造方法制造的玻璃成型体进行加工。
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