CN1840491A - 玻璃块制造装置、玻璃块制造方法及光学组件制造方法 - Google Patents

玻璃块制造装置、玻璃块制造方法及光学组件制造方法 Download PDF

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Abstract

为了提供应用热成型法，制造较少波筋的玻璃块的装置及方法，以及利用减少了波筋的玻璃块来制造高品质光学组件的方法，配备多个玻璃坯成型模和输送多个玻璃坯成型模的装置，把多个玻璃坯成型模，依次经过浇注区、成型区、取出区，向浇注区循环输送，在输送的过程中，对各个玻璃坯成型模，依次反复进行上述熔融玻璃的浇注、玻璃块的成型及玻璃块的取出的各道工序，从而批量生产玻璃块。同时，还配备把浇注区、成型区或取出区的玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛，控制在至少对一个另外的区的气氛是独立的气氛。

Description

玻璃块制造装置、玻璃块制造方法及光学组件制造方法
技术领域
本发明涉及制造高品质光学组件所用玻璃块的装置和方法，以及利用上述装置或方法制造的玻璃块来制造光学组件的方法。
背景技术
随着数字照相机、带照相机的移动电话等多种摄影器材的普及，这些摄影器材所使用的玻璃透镜的需求量增加。这些器材中需要数量较少的普通透镜，可通过小型镜头拍摄高品质图像的非球面透镜以及小型透镜。为了高效率地生产并提供上述透镜，采用玻璃的精密加压成型法。
在精密加压成型法中，制造与成品等量的由高品质玻璃构成的被称为压片的预成形体，把这个压片加热，用加压成型模加压，把加压成型模的成形面形状精确地复制在玻璃上。这种方法的生产效率，尤其是精密加压成型工序的生产效率，受到压片制造工序生产效率的制约。
压片制造方法一般是：把熔融玻璃浇注到铸模中成型为玻璃块后，把玻璃块切成玻璃片。这有两种方法，一种是把该玻璃片进行粗磨、研磨，称为冷加工的方法；另一种是把熔融玻璃分离为一个压片的熔融玻璃块，在玻璃冷却过程中成型为压片，被称为热成型法的方法(参照专利文献1)。因为热成型法是由熔融玻璃直接制作压片，所以比冷加工法有更高的生产效率。
[专利文献1]日本专利特开2003-40632号公报
热成型法虽然是上述那样的好方法，但与冷加工法比较，需要较高的技术。例如，当成型由超低分散度的氟磷酸盐玻璃构成的压片时，成型过程中，在高温的玻璃表面，玻璃中的氟与气体介质反应而挥发，有时在压片表面会产生波筋。若由这样的压片生产成型透镜时，透镜表面会产生光学性能不均匀的部分，从而降低性能。另外，若是含碱金属成分或B2O3成分的玻璃，当熔融玻璃流出的温度高时，由于碱金属成分或B2O3成分的挥发，会使成形的压片上产生波筋。为了解决由于产生这种波筋而造成的压片生产效率低的问题，需要适合于各种玻璃的波筋减少对策。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题的，提供一种在热成型法中减少波筋的玻璃块制造装置及制造方法。
进而，本发明另一个目的是提供把用上述装置或方法减少了波筋的玻璃块作为压片，把该压片精密加压成型，从而能够制造高品质光学组件的光学组件的制造方法。
实现上述目的的方法如下：
一种玻璃块制造装置，其特征是，配备有多个玻璃坯成型模和输送上述玻璃坯的装置，上述多个玻璃坯成型模，依次经过把熔融玻璃浇注于玻璃坯成型模的区(下面称为“浇注区”)、把浇注的熔融玻璃保持在玻璃坯成型模上并冷却，成型为玻璃块的区(下面称为“成型区”)、从玻璃坯成型模取出成形的玻璃块的区(下面称为“取出区”)，向上述浇注区域循环输送，在上述输送的过程中，对各个玻璃坯成型模，依次反复进行上述熔融玻璃的浇注、玻璃块的成型及玻璃块的取出的各道工序，从而批量生产玻璃块。
在该玻璃块制造装置上配备有，在上述浇注区、成型区或取出区中，把玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛，控制在至少对另外一个区的气氛是独立的气氛控制机构。
其中，在所述的玻璃块制造装置中，上述独立控制气氛的区是成型区。
或者，在所述的玻璃块制造装置中，上述独立控制气氛的区是浇注区。
或者在所述的玻璃块制造装置中，上述独立控制气氛的区是取出区。
一种玻璃块制造装置，其特征是，配备有多个玻璃坯成型模和输送上述玻璃坯成型模的装置，上述多个玻璃坯成型模，依次经过把熔融玻璃浇注于玻璃坯成型模的区(下面称为“浇注区”)、把浇注的熔融玻璃保持在玻璃坯成型模上并冷却，成型为玻璃块的区(下面称为“成型区”)、从玻璃坯成型模取出成形的玻璃块的区(下面称为“取出区”)，向上述浇注区域循环输送，在上述输送的过程中，对各个玻璃坯成型模，依次反复进行上述熔融玻璃的浇注、玻璃块的成型及玻璃块的取出的各道工序，从而批量生产玻璃块。
在该玻璃块制造装置上配备有，把上述成型区划分为多个分区，把该多个分区中的至少一个分区中的玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛，控制于至少对另外一个分区及/或至少对另外一个区的气氛是独立的气氛控制机构。
其中，在上述的玻璃块制造装置中，上述气氛控制机构是按上述每个分区，独立控制玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛。
另外，上述的玻璃块制造装置，进一步配备有
上部具有开口，在分别一个个容纳了每个玻璃坯成型模的状态下，和上述成型模一起移动的模具套；
在上述被独立控制气氛的分区中或区中覆盖上述模具套的开口部分，提高模具套内部的密封性的上盖；
供给上述模具套内气体介质的气体供给器。
这里所述的玻璃块制造装置，其特征是基于玻璃坯成型模的输送设定模具套的高度，以便使各模具套的开口部分保持一定的高度；
在输送玻璃坯成型模的同时，模具套在上述上盖下面滑动，保持上述被独立控制气氛分区或区中模具套内的密封性。
一种玻璃块的制造方法，使用多个玻璃坯成型模，依次经过把熔融玻璃浇注于玻璃坯成型模的区(下面称为“浇注区”)、把浇注的熔融玻璃保持在玻璃坯成型模上并冷却，成型为玻璃块的区(下面称为“成型区”)、从玻璃坯成型模取出成形的玻璃块的区(下面称为“取出区”)，向上述浇注区循环输送，在上述输送的过程中，对各个玻璃坯成型模，依次反复进行上述熔融玻璃的浇注、玻璃块的成型及玻璃块的取出的各道工序，从而批量生产玻璃块的方法。
该方法的特征是：把上述浇注区、成型区或取出区中玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛，控制在至少对另外一个区的气氛是独立的。
其中，在上述的玻璃块制造方法中，上述被控制为独立的气氛的区是成型区。
或者，在上述的玻璃块制造方法中，上述被控制为独立的气氛的区是浇注区。
或者，在上述的玻璃块制造方法中，上述被控制为独立的气氛的区是取出区。
一种玻璃块的制造方法，使用多个玻璃坯成型模，依次经过把熔融玻璃浇注于玻璃坯成型模的区(下面称为“浇注区”)、把浇注的熔融玻璃保持在玻璃坯成型模上并冷却，成型为玻璃块的区(下面称为“成型区”)、从玻璃坯成型模取出成形的玻璃块的区(下面称为“取出区”)，向上述浇注区域循环输送，在上述输送的过程中，对各个玻璃坯成型模，依次反复进行上述熔融玻璃的浇注、玻璃块的成型及玻璃块的取出的各道工序，从而批量生产玻璃块的方法。
其特征是：把上述成型区分划为多个分区，把该多个分区中的至少一个分区中的玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛，控制于至少对另外一个分区及/或至少对另外一个区的气氛是独立的气氛。
其中，在上述的玻璃块的制造方法中，上述气氛控制是由上述每个分区分别独立控制玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛。
一种光学组件的制造方法，采用上面所述的装置制造的玻璃块或用上面所述的制造方法制造的玻璃块，经加热，精密加压而成型为光学组件。
本发明的优点是：根据本发明，利用热成型法，可以制造波筋少的玻璃块，进而，根据本发明，把上述波筋少的玻璃块作为压片使用，可以制造高品质的光学组件。
附图说明
图1(a)为安装有旋转驱动机构的，依次安装着容纳玻璃坯成型模的转台，转台上安装着导板及上盖的成型装置平面图；
图1(b)为显示停留在浇注区的玻璃坯成型模和流出口的概观侧面图；
图1(c)为显示在成型区的区位停留的玻璃坯成型模及其周围的概观侧面图。
图2为显示图1所示装置取下上盖的概略图。
图3为图1所示装置水平展开的断面图。
具体实施方式
下面，就本发明进行更详细地说明。
[玻璃块制造装置]
本发明的第一玻璃块制造装置(下面也称为“装置1”)有如下特征：
配备有多个玻璃坯成型模和输送上述玻璃坯的装置，上述多个玻璃坯成型模，依次经过把熔融玻璃浇注于玻璃坯成型模的区(浇注区)、把浇注的熔融玻璃保持在玻璃坯成型模上并冷却，成型为玻璃块的区(成型区)、从玻璃坯成型模取出成形的玻璃块的区(取出区)，向上述浇注区域循环输送，在上述输送的过程中，对各个玻璃坯成型模，依次反复进行上述熔融玻璃的浇注、玻璃块的成型及玻璃块的取出的各道工序，从而批量生产玻璃块。
在该玻璃块制造装置上配备有，在上述浇注区、成型区或取出区中，把玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛，控制在至少对另外一个区的气氛是独立的气氛控制机构。
本发明的第二玻璃块制造装置(下面也称为“装置2”)有如下特征：
配备有多个玻璃坯成型模和输送上述玻璃坯的装置，上述多个玻璃坯成型模，依次经过把熔融玻璃浇注于玻璃坯成型模的区(浇注区)、把浇注的熔融玻璃保持在玻璃坯成型模上并冷却，成型为玻璃块的区(成型区)、从玻璃坯成型模取出成形的玻璃块的区(取出区)，向上述浇注区域循环输送，在上述输送的过程中，对各个玻璃坯成型模，依次反复进行上述熔融玻璃的浇注、玻璃块的成型及玻璃块的取出的各道工序，从而批量生产玻璃块。
在该玻璃块制造装置上配备有，把上述成型区划分为多个分区，把该多个分区中的至少一个分区中的玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛，控制在至少对另外一个分区及/或至少对另外一个区的气氛是独立的气氛控制机构。
再者，在本发明中所谓气氛的控制，是指把气体介质的种类、构成混合气体的每种气体的分压、气体介质的压力控制到理想的状态。
装置1及装置2都是配备有多个玻璃坯成型模和输送上述玻璃坯的装置，上述多个玻璃坯成型模，依次经过把熔融玻璃浇注于玻璃坯成型模的区(下面浇注区)、把浇注的熔融玻璃保持在玻璃坯成型模上并冷却，成型为玻璃块的区(成型区)、从玻璃坯成型模取出成形的玻璃块的区(取出区)，向上述浇注区域循环输送，在上述输送的过程中，对各个玻璃坯成型模，依次反复进行上述熔融玻璃的浇注、玻璃块的成型及玻璃块的取出的各道工序，从而批量生产玻璃块的玻璃块制造装置。这样，利用热成型法制造玻璃块的情况下，由于易挥发成分的挥发，担心在玻璃块上会产生表面波筋。为了减少表面波筋，最好在易挥发成分难以挥发的气氛中(例如高压、氮气介质等)进行成型。但是如果把整个制造玻璃块的装置，用调整气氛的腔包围起来，当该腔内的压力高时，就阻碍了熔融玻璃流从流出口的流出，造成熔融玻璃浇注困难。另外，如上述那样，若把整个装置放在调整气氛用的腔内，在取出玻璃块时腔内的气氛就会暴露在空气中。可是，这样一旦腔内的气氛控制解除，需要进行再度控制腔内气氛的操作，就使操作变得复杂，生产效率低。
因此，装置1配备了把浇注区、成型区或取出区的玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛控制在对于至少另外的一个区是独立的气氛控制机构。这样，例如把成型区从其它区(浇注区、取出区)独立出来，控制在能够抑制挥发的气氛，就可以高效率制造波筋较少的玻璃块。
在装置1中，被独立控制气氛的区，可以是成型区、浇注区及/或取出区。尤其是，为了减少波筋，最好把成型区从其它区中独立出来，进行气氛控制。而且，浇注区最好控制为适合浇注的气氛。取出区可以控制为适合取出的气氛，也可以开放在后述的空气中。
另外，装置2配备了把划分为多个分区的成型区的至少一个分区中的玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛，控制在至少对另外一个分区及/或至少对另外一个区的气氛是独立的气氛控制机构。这样，就可以在成型区中把玻璃所处的气氛，按照细分的分区分别独立控制，而且，还可以避免成型区之外的区(浇注区、取出区)的气体介质混入，而造成的成型区的气氛变动。特别是，为了减少波筋，最好把装置2中，玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛按上述分区分别独立控制。
这样，由于成型装置内的至少一个区或分区独立于其它区或分区，独立进行气氛控制，与用气氛调整腔把整个成型装置包围起来，进行气氛控制的情况比较，取代气体的容积显著减少，所以能做到取代气体介质所使用的时间短。
另外，当浇注区和成型区的气氛相同的情况下，若成型区的气体介质压力增高时，浇注区的气体介质的压力也增高了。结果流出口或管道内的熔融玻璃所加的压力增高，熔融玻璃的流出量就会偏离设定值。流出量一改变，流出的玻璃就会产生失透现象，有时会产生玻璃块质量问题等不好的情况。针对这种情况，由于本发明采取了与成型区不同的独立控制，能把浇注区的气体介质压力，调整到适合玻璃流出的范围，所以尽管为了减少玻璃块的表面波筋，增加成型区的气体介质压力，也可以防止玻璃的失透及玻璃块的质量水平下降。
而且，可以，继续用干燥气体及氮气等空气之外的气体，维持成型区的气氛，而从玻璃坯成型模中取出玻璃块，则在空气中进行，这样可以在无操作损失的情况下，制造玻璃块。
下面，根据附图说明装置1、装置2的具体形态。但是，本发明并不限定于这种形态。
图1(a)为有旋转驱动机构的，依次安装着容纳玻璃坯成型模的转台(下面称为工作台)，转台上安装着导板及上盖的成型装置平面图；图1(b)为表示停留在浇注区的玻璃坯成型模和流出口的概观侧面图；图1(c)为表示在成型区的区位停留的玻璃坯成型模及其周围的概观侧面图。图1所示装置水平展开的断面图如图3所示。但是图3中，成型区的区位有一部分省略，无图示。在图1所示的装置中，工作台由于旋转驱动机构而进行转位旋转。转位旋转是把工作台上的玻璃坯成型模，同时输送到与工作台上的玻璃坯成型模的数目相同数目的停留位置(下面称为区位)，然后，使工作台向一个方向旋转，以便把上述玻璃坯成型模，依次同时输送到下一个停留位置。把多个区位中的一个区位作为浇注区，其余之中的一个作为取出区。从浇注区到朝向工作台旋转方向的取出区，玻璃坯成型模的输送路径的至少一部分相当于成型区。沿着工作台旋转方向，浇注区和取出区之间的区位数，最好根据玻璃块到达取出区时，冷却到不会因从玻璃坯成型模取出玻璃块之时的外力而变形的状态设定。
图1所示的装置依次在上述工作台上安装着后述的导板及上盖。图2表示取下上盖的装置概略图(露出导板的状态)。导板随着工作台转位旋转而移动，与此相反，上盖被固定在工作台上，即使工作台转位旋转，也不移动。这样，就如后述的那样，即使是在玻璃坯成型模输送时也能保持模具套内的密封性。另外，如图2所示，模具套内配置着模加热器，可以控制玻璃坯成型模的温度。
在浇注区的区位上方配置着，从存储澄清、均匀的熔融玻璃的容器，流下熔融玻璃的管和相当于下端部分的流出口，如图1(b)所示的那样，调整两者的位置，使流出熔融玻璃的流出口，位于与停留在浇注区的玻璃坯成型模的凹部中心垂直的正上方。玻璃坯成型模的凹部，在接装熔融玻璃的同时，有稳定输送玻璃，并成型玻璃块的成型部的作用。
图1所示的实施例采用如下的配置：流出管的侧面包着保温材料，在其保温材料的下部由石英玻璃构成的圆筒状套包着流出口，(参照图1(b)。在石英玻璃套的外周卷绕着加热器(高频线圈)，线圈上有高频电流，铂合金制的流出口和管子下部分别进行高频感应加热。这样，与其它区的气氛相对照，浇注区可以独立控制气氛。
在本实施例中，如图1(b)所示的那样，每个玻璃坯成型模都设置着容纳玻璃坯成型模的，与上述成型模同时移动的模具套。模具套上部开口，侧面有导入气体介质的导入口。模具套的下端在支撑着玻璃坯成型模的同时，固定于工作台的玻璃坯成型模支撑台的下部侧面，用O形圈等紧紧固定着，在模具套上部开口堵塞的状态下，保持着模具套内的密封性。
本实施例的玻璃块制造装置，如图1(b)所示的那样，在导板上配备着上盖。上盖是多个开口配置在同一个圆周上的环形盘状的平板。这个平板的底面置于水平被固定着。在上盖的开口处可以安装气体导管，还可以安装能观察内部的窗口，如果在取出区域也可以全都不安装窗口而开着口。在此，若把模具套的高度设定为在输送玻璃坯成型模时，使各个模具套开口部分的高度保持在一定的高度，即使和玻璃坯成型模一起输送模具套，所有的模具套的上部开口也都在同一平面内移动。这样，由于在模具套移动时，模具套的开口部分总是被覆盖着，所以能够保持独立控制气氛的区或分区中的模具套内密封性好的状态。由于这种结构，可以把成型区更细致划分，对划分更细的每个区位独立控制玻璃所处的气氛，而且，还可以防止当向下一个区位移动时，玻璃所处的气氛中混入空气。
在上述实施例中，当模具套移动时，平板底面，即上盖的下面，因为模具套开口部分的滑动，上述开口部分就向上盖下面移动。为了使这种移动顺利，同时，不因滑动使模具套内的密封性降低，最好在上盖下面及/或模具套的移动部分安装密封材料。例如模具套和上盖是不锈钢制的，在模具套的开口部分，安装铝制的密封材料，可使移动顺利，同时可以防止滑动时模具套内的密封性降低。
为了使上述滑动更平稳，并保持良好的密封性，最好配置有相当于玻璃坯成型模数量的开口，在各个开口处安装模具套开口沿，上面成平面的导板(例如环形的圆盘状)。导板和模具套一起移动，由于导板上面和包括所有的模具套的上部开口部分的平面，在保持着面接触的状态，转位旋转，所以可以保持良好的密封状态。而且，也可以把导板作为上述的密封材料。
如图1(c)所示，在成型区，上述的模具套，包在玻璃坯成型模的外面，为了提高模具套内部的密封性，在模具套的开口部分用上盖覆盖着。如前所述，即使在输送玻璃坯成型模时，上盖也是稳固不动的。为了向模具套内，即模具套和上盖覆盖的空间，供给气体介质，可以在成型模在上盖的停留位置，设置气体导入管。
在图1所示的实施例中，如图1(c)所示，在与停留的玻璃坯成型模凹部垂直的正上方，设置导入管，使成型中的玻璃附近气体介质的浓度达到最高。另外，通过向玻璃吹入气体介质，可以促进玻璃冷却。图1(c)所示的实施例中，气体导入管的内径随着靠近气体介质供给口的距离而扩大。象后述的那样，从玻璃坯成型模凹部喷出气体给与向上的风压，使成型中的玻璃向凹部上方浮起，或者断断续续浮起。在这样的状态下向玻璃吹入气体介质的强风时，上述浮起状态就不稳定，从获得高品质的玻璃块考虑，是不理想的。如果气体导入管是上述那样的结构就不会出现玻璃浮起状态不稳定的问题，因此是比较理想的。
图1所示的装置中，浇注区的区位中，在玻璃坯成型模上部没有盖上盖，但是在上盖的平板开口部，安装着上述由石英玻璃构成的圆筒状盖下端，能提高浇注区的区位中模具套内的密封性。另外，虽然没有图示，但其结构是在圆筒状盖上有气体介质导入口，从盖的旁边也可以导入气体介质。
在图1所示的装置中，因为停留在取出区的区位中，玻璃坯成型模上部没有盖上盖，所以就可以顺利取出玻璃块。为了抑制空气流入取出区，例如也可以设置和玻璃块取出联动的风门。
沿着工作台旋转方向，从取出区到浇注区之间的区(下面称为模返回区)，也可以用上盖把玻璃坯成型模及模具套上部盖上，以便提高模具套内的密封性。特别是在浇注区，模具套内被导入了气体介质，在取出区，模具套内的密封性被破坏的情况下，上述结构是有效的。这种情况下，如图3所示，在模返回区，也设置带有气体导入管的上盖，提高成型模内的密封性，在浇注区也可以把和成型模内导入的气体介质同样的气体，大量导入成型模内。这样，就可以做到在浇注区取代成型模内的气体介质所用的时间短。
从熔融玻璃到玻璃冷却的过程中，成型玻璃块的方法，一般为了不使玻璃失透，是把熔融状态的玻璃淬火。另外，还必须使熔融玻璃从流出口连续流出。因此，在浇注区空的玻璃坯成形模，若不能一个接一个装进熔融玻璃，就不能进行适应玻璃流出的浇注，迅速把玻璃坯成型模向浇注区送进、送出就有困难。若利用本发明的装置，即使这样迅速进行玻璃坯成型模的送进、送出，也可以分别独立控制浇注区和成型区的气氛，高效地批量生产波筋较少的玻璃块。
为了增大气氛控制的自由度，沿着工作台旋转方向，从浇注区到取出区的各个区位，最好都在上盖和模具套上安装气体导入管。而且，除了浇注区和取出区，所有的区位都配置上盖，各个上盖上都安装气体导入管。可以安装向这些气体导入管供给适宜的不同种类的气体介质的气体介质供给器，也可以供给同种的气体介质。
再者，还可以根据模具套内的密封性和供给时的气体介质的压力及导入流量的关系，增高模具套内压力。由于气体介质压力增高就可以抑制熔融玻璃的成分挥发，其结果是能够抑制玻璃表面产生波筋。
玻璃流出口和流出管，可以由如铂或铂合金制成，优选加热至1000℃左右的。因此为了保持温度稳定，通常用绝热耐火材料包起来保温。绝热耐火材料通常使用气孔率较高、低密度和棉花状的。因此，流出口周围在技术上难以实现完全是密封容器，所以，使浇注区内的内压比大气压显著增高，在技术上也是困难的。因此，若要把浇注区和成型区一起放进密封容器，控制气氛，把容器内的密封性进一步提高是困难的。与此对照，若利用装置1，就可以把成型区中的模具套内的密封性进一步提高，也可以把模具套内的气体介质压力进一步提高。
另外，在上盖安装气体导入管的情况下，上述气体导入管最好是能够随意装卸的。利用这种结构，当气氛控制条件改变时，可以更换为另外的气体介质供给器的气体导入管，在上盖的开口处，把安装上述气体导入管，改换成安装窗口，使其密闭，使安装了窗口的区位，既可以保持模具套内的密封性又可以观察内部，还可以不安装上述气体导入管，而使模具套内的气氛是空气。
除了气体介质之外的成型条件，比如成型温度和使熔融玻璃浮起的浮起气体流量等，最好是一边目视观察成型状态，一边调整为最佳状态。但是，象成型装置那样整个装在腔内的装置，从正上方目视观察成型状态，本身就很困难，并且操作环境也明显会恶化。与此相对照，在装置1、2，把气体导入管卸下来，可以一边从正上方目视观察成型状态，一边决定除气体介质以外的成型条件，然后安上气体导入管，实行气体介质条件的最优化。
另外，玻璃块制造装置可具备的功能，可以举例出，把流出口流出的熔融玻璃，分离为一个玻璃块质量的熔融玻璃块的机构。例如，象图1(b)所示的那样，使成型模在浇注区停留之后，使玻璃坯成型模垂直向上升，保持在接近流出口前端的规定距离，在这种状态下从流出口流出的熔融玻璃流的下端部，就被成型模的凹部托住，熔融玻璃流的流出口一方和凹部一方之间，形成缩颈。然后，由于在规定的时间，使玻璃坯成型模垂直急速下降，在熔融玻璃流的缩颈部分，因玻璃的表面张力而分离，规定质量的熔融玻璃块就被浇注在上述凹部上。这种方法被称为降下切断法，是不留切断痕的分离熔融玻璃流的方法。急速下降的玻璃坯成型模，返回到上升前的高度，装载着熔融玻璃块沿着水平方向向下一个区位，进而向此后的区位移送，循环使用。但是，本发明中可以使用的熔融玻璃分离法，并不限定于降下切断法，也可以是在把流出口的熔融玻璃滴滴到停留在浇注区的玻璃坯成型模的凹部的方法。这种情况下，可以使玻璃坯成型模上下动作，或者不动作。
不使熔融玻璃块在成型模上浮起而成型的情况下，在接触部分玻璃局部因淬火而收缩，担心玻璃块上会出现皱纹。而且，若熔融玻璃块和成型模接触时，由于玻璃的淬火有时会发生被称为模具龟裂的破损。为了防止这样的问题发生最好使熔融玻璃块浮起在成型模上。浮起方法和气体流出口等的设计，可以采取众所周知的技术。例如，象前面所述的那样，为了给凹部上的玻璃施加向上的风压，可以在玻璃坯成型模的凹部设置喷出气体的气体喷出口。再者，可以用多孔质材料制成成型模的成型面，代替设置气体喷出口，从整个成型面喷出气体。这种气体称为飘浮气体，因施加上述风压，玻璃就可以在凹部浮起。飘浮气体和气体介质是同种气体比较理想，但也可以适应不同的目的而变更。另外，最好在增高气体介质的压力时，也增高飘浮气体的压力，以便产生能使玻璃浮起的风压。
在取出区从玻璃坯成型模取出玻璃块，可以采用吸引玻璃坯上面而取出的方法等普通的方法。这样，就可以使玻璃块退火，获得玻璃块。
本发明的装置，和把整个装置装在容器内进行气氛控制的情形不同，可以分别对每个区或每个分区，进行适当的气氛控制。而且，若把模具套和上盖卸下来，还可以简单地还原为整个工序在空气中实施的普通装置。进而，如果把多个玻璃坯成型模，设置在工作台上，在调整各成型模的高度等，进行试运转，检查工作之后，再安装模具套和上盖，开始气氛控制，还可以很容易进行玻璃块制造前的准备工作。
[玻璃块的制造方法]
下面就本发明的玻璃块制造方法加以说明。
本发明的玻璃块制造方法1(以下也称为“制法1”)，是在多个成型模中，依次经过把熔融的玻璃浇注在玻璃坯成型模上的区(浇注区)、把浇注的熔融玻璃在玻璃坯成型模上形成玻璃块的区(成型区)、由玻璃坯成型模取出成型的玻璃块的区(取出区)，再向上述的浇注区循环移送，上述移送过程中，对各个玻璃坯成型模，依次反复进行在上述熔融玻璃的浇注、玻璃块的形成、以及玻璃块的取出的各道工序，批量生产玻璃块的制造方法。
在此方法中，玻璃块制造方法的特征是：在上述浇注区、成型区及取出区中，把玻璃坯成型模上玻璃所处的气氛，控制在至少与一个其它区的气体是独立的。
本发明的玻璃块制造方法2(以下也称为“制法2”)，是在多个成型模中，依次经过把熔融的玻璃浇注在玻璃坯成型模上的区(浇注区)、把浇注的熔融玻璃在玻璃坯成型模上形成玻璃块的区(成型区)、由玻璃坯成型模取出成型的玻璃块的区(取出区)，再向上述的浇注区循环移送，上述移送过程中，对玻璃坯成型模，依次反复进行在上述熔融玻璃的浇注、玻璃块的形成、以及玻璃块的取出的各道工序，批量生产玻璃块的制造方法。
在此方法中，玻璃块制造方法的特征是：把上述成型区划分成多个分区，把该划分的多个分区的至少一个分区的玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛，控制在至少与一个其它的分区及/或至少与一个其它区的气氛是独立的。
因此，上述制造方法1是上述装置1的使用例，制造方法2也是上述装置2的使用例。
如上所述，当成型由含有易挥发性物质的玻璃构成的玻璃坯时，上述物质就会从高温玻璃表面挥发，物质的浓度会有所下降。其结果，在玻璃块表面，形成被称作表面波筋的光学不均匀部分，降低了玻璃块的光学品质。易挥发性物质的代表有作为玻璃成分导入的B2O3、Li2O、Na2O、K2O等碱金属氧化物、氟等。特别是氟的挥发明显，这已成为目前把熔融玻璃直接成型由含氟玻璃构成的高品质玻璃坯的最大障碍。
目前本申请人独立开发的减少玻璃块波筋的方法，有在干燥气体中成型熔融玻璃的方法，在含碳氢化合物的气体中使熔融玻璃流出，用碳膜覆盖分离成相当于1个玻璃块的熔融玻璃块表面，防止玻璃块表面挥发的方法。
还有，预先提高易挥发性物质所在气氛中的浓度，降低在玻璃表面的挥发，及提高气体介质的压力降低易挥发性物质的挥发等方法。
在使用这些方法中，最好独立控制各工序的气氛，本发明的方法就是满足这个要求的。
接着，说明控制气氛的具体例子。
在本发明中，对应于浇注区的气氛，独立控制成型区或成型区的至少一个分区的气氛的例子例举如下：
(i)把氮气和碳氢化合物(如二甲苯)的混合气体作为浇注区的气氛，把干燥氮气作为成型区的气氛，成型氟磷酸盐盐玻璃块的方法；
(ii)把空气作为浇注区的气氛，提高成型区气氛压力高于大气压的方法。
对应于取出区的气氛，独立控制成型区或成型区的至少一个分区的气氛的例子例举如下：
(iii)把空气作为取出区的气氛，把干燥氮气作为成型区的气氛的方法；
(iv)在上述(iii)中把干燥氮气的压力控制到高于大气压的压力；
(v)把空气作为取出区的气氛，把装着熔融玻璃的容器内的气氛导入成型区的气氛中的方法。
进而，对应于浇注区及取出区的气氛，独立控制成型区或成型区的至少一个分区的气氛的方法，可举出把上述各方法组合起来的方法。
对应于成型区的其它分区的气氛，独立控制成型区一个分区中的玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛，可例举如下：
(vi)在大量生产熔融玻璃块之前，不控制紧接浇注区后面成型区中的一个(或以上)分区的气氛，在其它分区控制易挥发成分的挥发，这样控制气氛的方法(由此，在没有控制气氛的分区中，可用肉眼通过安装在气体介质供给器上的观察窗观察熔融玻璃的状况，同时可调整成型模的温度及保持熔融玻璃块浮起状态的浮上气体流量，设定成型条件)。
适合于本发明装置及方法的玻璃可例举如下：上述的含氟玻璃、含B2O3玻璃、含碱金属氧化物玻璃等。含氟玻璃例如有氟磷酸盐盐、这种玻璃作为超低分散玻璃的光学组件材料是很有用的。含B2O3玻璃例如有含la2O3等稀土类氧化物的玻璃，这种玻璃作为高折射率的光学组件材料是很有用的。含碱金属氧化物的玻璃例如有磷酸盐玻璃等，作为高折射率高分散玻璃或者低分散玻璃的光学组件材料是很有用的。
本发明的方法适合于加压成型用压片的制法、特别是精密加压成型用压片的制法。加压成型用压片在比较低的温度下，要求可加压成型的性质即低温软化性。碱金属氧化物的导入使玻璃具有了低温软化性。特别是在精密加压成型方面，要求在更低温度下软化的性质，因此多导入碱金属氧化物，其中尤以导入非常易挥发的Li2O为多。
另外，在精密加压成型后，成型品的透镜面等的光学功能，由于不进行机械加工，压片表面的一部分会有波筋，而使加压成型品成为次品。
这样，由于加压成型用压片、特别是精密加压成型用压片全部要求是高品质的，这对于用本发明的制造方法特别理想。
并且，在把玻璃块作为上述压片使用的情况下，最好把玻璃块的形状作成球状、旋转状等。
在成型球状玻璃块的情况下，替代上述成型模，可用如日本专利特许第2746567号说明书中所述的带有喇叭状气体喷出口的成型模。
在前面说明的玻璃坯表面上形成碳膜的情况下，该氧化膜在空气中进行玻璃块退火时被氧化而除掉。
对于其它制法1、2的详细说明，按上面装置1、2的说明。
[光学组件的制造方法]
下面就本发明的光学组件制造方法加以说明。
本发明的光学组件制造方法为，用本发明的装置制作的玻璃块或用本发明的制造方法制作的玻璃块，进行加热并精密加压成型的光学组件制造方法。
精密加压成型也称为铸模光学成型法，是利用加压成型形成光学功能面形状的方法，在该项发明所属的技术领域中已是很清楚的了。把光学组件的光线透过面、折射面、衍射面、反射面称之为光学功能面。例如把透镜作为例子时，非球面透镜的非球面、球面透镜的球面等透镜面相当于光学功能面。精密加压成型法就是根据把加压成型模的成型面精密地复制到玻璃上，利用加压成型形成光学功能面的方法。即因为是精加工光学功能面，所以不需要进行粗磨及研磨等的机械加工。
在精密加压成型法中使用的加压成型模，是众所周知的。例如可用在碳化硅、超硬材料等型材的成型面上设计起模膜。其中优选用碳化硅制的加压成型模。起模膜可用含碳膜、贵金属合金膜等，在耐久性、成本等方面优选含碳膜。
在精密加压成型法中，为保持加压成型模成型面的良好状态，最好以成型时的气氛作为非氧化性气氛。非氧化性气体优选使用氮、氮和氢混合气体等。
下面，就特别适合于本发明光学组件制造方法的精密加压成型法加以说明。
(精密加压成型法1)
这种方法就是把压片导入加压成型模中，使上述成型模和压片一起加热，进行精密加压成型的方法(以下称为精密加压成型法1)。
在精密加压成型法1中，最好把加压成型模和上述压片的温度一起加热到，构成压片玻璃的粘度为106～1012dpa·s所表示的温度，进行精密加压成型。
另外，最好优选把上述玻璃加热到粘度为1012dpa·s以上所表示的温度，更优选1014dpa·s以上的温度，进一步优选粘度为1016dpa·s以上的温度再进行冷却，把精密加压成型品从加压成型模中取出。
在上述条件下，就可以把加压成型模成型面的形状更精密地复制到玻璃上，同时精密加压成型品在取出时也不会变形。
(精密加压成型法2)
这种方法是把上述压片加热后，再导入加压成型模中，进行精密加压成型。即把加压成型模和压片分别预热，把预热了的压片再导入加压成型模中，进行精密加压成型的方法(以下称为精密加压成型法2)。
在这种方法中，由于在把上述压片导入加压成型模之前进行了预加热，既能缩短了循环时间，又能制造出表面没有缺欠的，具有良好表面精度的光学组件。
并且，最好把加压成型模的预热温度定在比压片的预热温度还低的温度。这样，由于降低了加压成型模的预热温度也能降低上述模具的消耗。
另外，在这种方法中，由于没有必要在加压成型模内进行压片加热，也可减少使用加压成型模的数量。
在精密加压成型法2中，构成上述压片的玻璃优选预热到109dpa·s以下，更优选109dpa·s粘度所示的温度。
另外，最好在上述压片浮起的同时进行预热，进而构成上述压片的玻璃最好优选预热到105.5～109dpa·s的，更优选105.5dpa·s以上109dpa·s以下粘度所示的温度。
最好在加压开始的同时或在加压过程中，就开始进行玻璃的冷却。
并且，使加压成型模的温度，调整到比上述压片的预热温度还低的温度，但可以把上述玻璃的粘度为109～1012dpa·s所示的温度作为目标。
用这种方法加压成型后，最好在上述玻璃冷却到粘度为1012dpa·s以上后再脱模。
精密加压成型的光学组件，从加压成型模中取出后，根据情况进行退火。在成型透镜时，也可进行定中心加工。
这样在本发明中，就可制作球面透镜、非球面透镜、微型透镜等的各种透镜，衍射光栅、带衍射光栅的透镜、透镜组、棱镜等的各种光学组件，构成数字照相机及胶片照相机摄像光学系统的透镜、带照相功能移动电话的摄影镜头、以CD及DVD为代表的光记录媒体的数据读取及/或数据写入用的，为传导光线使用的透镜等各种光学组件。另外，使用含铜玻璃制的压片，还可制作半导体摄像组件的具有补色功能的光学组件。
并且，这些光学组件还可根据需要设置防反射膜、全反射膜、部分反射膜、具有分光特性的分光膜等光学薄膜。
利用本发明的方法，可减少波筋的影响，高效率地生产高品质的玻璃光学组件。
[实施例]
下面，就实施例进一步具体说明本发明，但本发明并不限于这些实施例。
[实施例1]
把折射率(nd)1.497、色散系数(vd)81.6的Alf3、CaF2、SrF2、BaO为主要成分的碎玻璃投入到铂金坩埚中，在氮气气氛中，在800℃的条件下熔解后，在1000℃的条件下脱泡澄清、搅拌均匀，获得氟磷酸盐盐系的熔融玻璃。把熔融玻璃粘着在坩埚底部，通过温度控制的铂金导管，从660℃的铂合金导管出口，以0.78kg/小时的流出速度连续流出。另一方面，按如下设置图1～图3所示的成型装置。并且本实施例使用了使其气化液态氮生成的水分量少的氮气体。
首先，在浇注区(第1区位)中，把连接着石英玻璃导入管的套管插入包着流出口周围的石英玻璃容器内。套管包着流出口起保温作用，并且用于把气体吹到斜下方中央，即玻璃流和下面的熔融玻璃上。使用本套管以3～5L/分钟的速度使氮气在石英玻璃容器内流动。另一方面，利用设置在模具套下部的气体导入口以4L/分的速度持续流入氮气，用氮气充满模具套内部。在成型区的第2区位～第3区位，把装卸自如的气体导入管安装在上盖上。在其它的成型区(第4区位～第9区位)，把气体导入管安装在上盖上，从上盖一方以5～10L/分钟的速度导入氮气。在取出区(第10区位)，在上盖上打开玻璃取出口，使模具套上部处于和空气接触状态。在相当于返回区的气氛取代区(第11区位～第12区位)，为稀释在取出区混入模具套内的空气，从气体导入管以20L/分的速度向模具套内导入氮气进行取代气氛。
按上述设定在流出口的正下方依次配备了12个成型模，如图1(b)所示，使成型模上升，经6.7秒钟的时间熔融玻璃流入成型模的凹部，然后使成型模快速下降切断熔融玻璃流的同时，在成型模的凹部获得了425mm3的熔融玻璃块。反复进行同样的操作，在12个成型模中，每7.3秒钟依次浇注熔融玻璃块。从第2区位、第3区位上盖的孔中用肉眼观察从浇注区传送到成型区的成型模上的熔融玻璃块的状态。在模具上熔融玻璃块的形状不正、和模具熔融粘着的情况下，或产生模具龟裂等问题的情况下，它可调整成型模的温度及调整保持浮起熔融玻璃块的浮上气流，直到获得优质玻璃块。熔融玻璃块边在成型区内移动边从上部用冷气(氮气)冷却成型压片。在到达取出区阶段，调整冷气流量(第4区位～第9区位)使玻璃块冷却到200～300℃。在取出区，从上盖的孔中利用自动真空吸附爪取出压片。但此压片因没有调整在第2区位、第3区位的气氛而出现表面波筋，故直接报废。
这样在决定了除气氛以外的成型条件后，把气体导入管安装在第2区位、第3区位的上盖上，调整第2区位、第3区位模具套内的气氛。本实施例中，第2区位以30L/分钟的速度、第3区位以10L/分钟的速度导入氮气。这种玻璃的表面波筋在熔融玻璃温度高的第2区位有变浓的倾向。因此，在第2区位特别导入多量的氮气。其结果，在第2区位的模具套内内压增高的同时，也促进了熔融玻璃表面的冷却。并且表面波筋是由氟成分的挥发造成的，由于降低了熔融玻璃表面的温度及加大了成型气氛的压力，减少了氟成分的挥发，结果控制了表面波筋的产生。把利用这种条件获得的压片浸入适合的油中观察表面波筋。结果发现只在很难获得冷却效果的玻璃坯表面有很薄的表面波筋，而其它部位没有看到波筋。用本压片加压成型透镜时，波筋部分在透镜有效直径的外侧，获得了质量上没有任何问题的透镜。
[实施例2]
把注入流出口的石英玻璃容器内的气体种类作如下变更，除此之外同实施例1进行同样的操作成型压片。准备注入玻璃容器内的液态二甲苯，并在此容器的上部安装2根管。一根延伸到液面附近，另一根为短管。从此短管导入氮气，通过长管排出含有二甲苯蒸气的氮气。把这种含有二甲苯蒸气的氮气以3升/分钟的速度注入流出口的石英玻璃容器内，其它和实施例1相同，成型425mm3的压片。当把含有二甲苯蒸气的氮气一吹向熔融玻璃，就在高温熔融玻璃的表面，二甲苯瞬间碳化形成碳膜。由于碳膜的形成，就可阻碍熔融玻璃的氟成分挥发。这样，表面波筋的产生就会被控制在最小范围内。把获得的压片在空气中进行热处理烧去表面的碳膜。只在压片的最外周边部才能观察到比实施例1还薄的波筋，实际应用上没有任何问题。
[实施例3]
把注入流出口的石英玻璃容器内的气体种类作如下变更，除此之外同实施例1进行同样的操作成型压片。在盛有熔融玻璃的铂金坩埚上部插入铂金导管，吸出熔融玻璃的蒸气。把该玻璃蒸气以3升/分钟的速度注入石英玻璃容器内，其它和实施例1相同，成型425mm3的压片。在熔融玻璃蒸气把流出口添满的情况下，可控制从浇注的熔融玻璃中挥发的氟成分，可以把波筋变薄。只在压片的最外周边部才能观察到比实施例1还薄的波筋，实际应用上没有任何问题。
[比较例1]
在实施例1中，把使用的模具套和上盖及流出口周围的石英玻璃容器全部拆除，使玻璃流出口和成型模暴露在空气中。在这种状态下，使同实施例1相同的熔融玻璃从流出口按相同的条件流出，经6.7秒钟的时间熔融玻璃流入成型模的凹部，然后使成型模快速下降切断熔融玻璃流的同时，在成型模凹部获得了425mm3的熔融玻璃块。反复进行同样的操作，每7.3秒钟依次把熔融玻璃浇注在12个成型模中。并且，成型模温度及浮上气体流量和实施例1的条件相同。另外，为冷却熔融玻璃，在第5区位和第7区位从熔融玻璃上部以10升/分钟的速度吹氮。
本比较例所获得的压片，全面观察到了卷积云状浓厚的表面波筋。用这种压片加压成型透镜时，在整个透镜表面因波筋而光散乱，透镜不能使用。
通过本发明，能够提供低波筋的玻璃块及高品质的光学组件。

Claims (15)

1.一种玻璃块制造装置，其配备有多个玻璃坯成型模和输送所述玻璃坯成型模的装置，所述多个玻璃坯成型模依次经过，把熔融玻璃浇注于玻璃坯成型模的浇注区、把浇注的熔融玻璃保持在玻璃坯成型模上并冷却，成型为玻璃块的成型区、从玻璃坯成型模取出成形的玻璃块的取出区，向所述浇注区循环输送，在所述输送的过程中，对各个玻璃坯成型模，依次反复进行所述熔融玻璃的浇注、玻璃块的成型及玻璃块的取出的各道工序，从而批量生产玻璃块，其特征在于：
该玻璃块制造装置上还配备有，在所述浇注区、成型区或取出区中，把所述玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛，控制在至少对另外的一个区的气氛是独立的气氛控制机构。
2.如权利要求1所述的玻璃块制造装置，其特征在于：
所述独立控制气氛的区是成型区。
3.如权利要求1所述的玻璃块制造装置，其特征在于：
所述独立控制气氛的区是浇注区。
4.如权利要求1所述的玻璃块制造装置，其特征在于：
所述独立控制气氛的区是取出区。
5.一种玻璃块制造装置，其配备有多个玻璃坯成型模和输送所述玻璃坯成型模的装置，所述多个玻璃坯成型模，依次经过把熔融玻璃浇注于玻璃坯成型模的浇注区、把浇注的熔融玻璃保持在玻璃坯成型模上并冷却，成型为玻璃块的成型区、从玻璃坯成型模取出成形的玻璃块的取出区，向所述浇注区域循环输送，在所述输送的过程中，对各个玻璃坯成型模，依次反复进行所述熔融玻璃的浇注、玻璃块的成型及玻璃块的取出的各道工序，从而批量生产玻璃块，其特征在于：
该玻璃块制造装置上还配备有，把所述成型区划分为多个分区，把该多个分区中的至少一个分区中的玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛，控制在至少对一个另外的分区和/或至少对一个另外的区的气氛是独立的气氛控制机构。
6.如权利要求5所述的玻璃块制造装置，其特征在于：
所述气氛控制机构按照所述每个分区，独立控制所述玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛。
7.如权利要求1～6中任意一项所述的玻璃块制造装置，其特征在于：
所述装置还配备有
上部具有开口，在分别一个个容纳了每个玻璃坯成型模的状态下，和所述成型模一起移动的模具套；
在所述被独立控制气氛的分区中或区中覆盖所述模具套的开口部分，提高模具套内部的密封性的上盖；
供给所述模具套内气体介质的气体供给器。
8.如权利要求7所述的玻璃块制造装置，其特征在于：
基于玻璃坯成型模的输送来设定模具套的高度，以使各模具套的开口部分保持一定的高度；
在输送玻璃坯成型模的同时，模具套在所述上盖下面滑动，以保持所述被独立控制气氛分区或区中模具套内的密封性。
9.一种玻璃块制造方法，使用多个玻璃坯成型模，依次经过把熔融玻璃浇注于玻璃坯成型模的浇注区、把浇注的熔融玻璃保持在玻璃坯成型模上并冷却，成型为玻璃块的成型区、从玻璃坯成型模取出成形的玻璃块的取出区，向所述浇注区域循环输送，在所述输送的过程中，对各个玻璃坯成型模，依次反复进行所述熔融玻璃的浇注、玻璃块的成型及玻璃块的取出的各道工序，从而批量生产玻璃块的方法，其特征在于：
把所述浇注区、成型区或取出区中玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛控制在至少对一个另外的区的气氛是独立的。
10.如权利要求9所述的玻璃块制造方法，其特征在于：
所述独立控制气氛的区是成型区。
11.如权利要求9所述的玻璃块制造方法，其特征在于：
所述独立控制气氛的区是浇注区。
12.如权利要求9所述的玻璃块制造方法，其特征在于：
所述独立控制气氛的区是取出区。
13.一种玻璃块制造方法，使用多个玻璃坯成型模，依次经过把熔融玻璃浇注于玻璃坯成型模的浇注区、把浇注的熔融玻璃保持在玻璃坯成型模上并冷却，成型为玻璃块的成型区、从玻璃坯成型模取出成形的玻璃块的取出区，向所述浇注区循环输送，在所述输送的过程中，对各个玻璃坯成型模，依次反复进行所述熔融玻璃的浇注、玻璃块的成型及玻璃块的取出的各道工序，从而批量生产玻璃块的方法，其特征在于：
把所述成型区分为多个分区，把该多个分区中的至少一个分区中的玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛，控制在至少对一个另外的分区和/或至少对一个另外的区的气氛是独立的。
14.如权利要求13所述的玻璃块制造方法，其特征在于：
所述气氛控制是由所述每个分区分别独立控制玻璃坯成型模上的玻璃所处的气氛。
15.一种光学组件的制造方法，其特征在于：
将用权利要求1～6中任意一项所述的装置制造的玻璃块或用权利要求9～14中任意一项所述的制造方法制造的玻璃块，经加热，精密加压而成型为光学组件。
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