【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形型を用いて光学ガラス素子を成形する方法に係り、特に、ガラス素材及び金型材料に含まれる添加剤物質の蒸発を抑制する方法および装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
ガラス成形とは、ガラス素材を金型上に設置し、その外周部より赤外線ランプ、誘導加熱手段等により前記金型を加熱し、ガラス素材がプレス可能な温度まで上昇したとき金型で前記ガラス素材をプレスし、金型形状を転写するプロセスである。
加熱及びプレスは金型の酸化防止のために常圧のＮ２雰囲気中で行われる。その際、使用されるガラス素材には、軟化温度、ガラス転移点等の熱的特性や、屈折率、アッベ数等の光学的特性を変えるために様々な元素が、様々な組成比率で混入されている。その典型的な添加剤物質として、Ｎａ、Ｂ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｋ、Ｍｇ、Ｐ等を挙げることができる。
【０００３】
しかし、従来の成形方法では、数十ショットで金型表面に曇りが生じるという問題があった。一例として、ＢＫ７というガラス素材を用い、これを平板上の金型でプレスした場合を以下に示す。なお、ＢＫ７の組成を図４に示す。
使用したガラス素材ＢＫ７の形状はφ１２×２ｔ（直径１２ｍｍ、厚さ２ｍｍ）の円板でこれを平板上の金型の上に載置、成形した。金型の母材は超硬合金で、その表面にＰｔ−Ｉｒのコーティングを施した。
【０００４】
成形温度は、７００℃である。成形室内圧力は、常圧１０１３．２５ｈＰａ（１気圧：Ｎ２雰囲気）である。
プレスは設定温度に達してから６０秒ほど放置した後行った。プレス力は４９０３．３２５Ｎ（５００Ｋｇｆ）とした。以上の条件で２０ショット成形し、金型の表面状態をエネルギー分散型Ｘ線分析装置（以下ＥＤＸと称する）とＳＥＭ（電子顕微鏡）にて観察した。
その結果、ガラス素材の載置部には変色は見られなかったがその周辺領域に顕著な変色が見られた。その変色領域を上記ＥＤＸにて分析したところ、Ｎａ、Ｋといった元素が１ｗｔ％程度検知された。
【０００５】
その要因としてはＮａ、Ｋ等の添加剤物質の蒸発が推定される。
図２にＮａの蒸気圧曲線を示す。その横軸は温度、縦軸はＮａの蒸気圧を示している。同図から常圧下でのＮａの沸点が８７７．５℃であることが分かる。又、図３にＫの蒸気圧曲線を示す。Ｋは沸点が７６２．２℃とＮａよりさらに低い温度で蒸発することが分かる。以上から、上記観察された曇りは、Ｎａ、Ｋ等の物質が成形中に蒸発し、金型表面に生じた析出物であることが分かる。
さらに、成形温度は前記沸点より低い為蒸発は生じないように思われるかもしれない。しかし、前記成形温度は平均の温度であって微視的に観ると低温から高温までばらついている。従って蒸発は充分考えられる。
【０００６】
一旦、上記のように金型が曇ると、成形品にその曇りが転写されるため、金型のメンテナンス作業を行わなくてはならず、装置の稼働率を低下させることになる。又、常圧中では、蒸発物質が周囲に拡散し、金型だけでなくその周辺を汚染することも考えられる。
汚染された箇所は洗浄せねばならず、その作業も装置稼働率を低下させることになる。更に、ガラス素材中のＮａ、Ｋ等の物質が蒸発することによりガラス素材の添加剤物質の成分比率が変化し、前記光学的特性にも影響を与えることとなる。
【０００７】
従来の光学ガラス素子の成形方法においては、成形室を真空又は常圧にして成形していた。このため、成形室が真空又は常圧の場合、成形室内の温度状態によりガラス素材中の成分であるＮａ、Ｂ等が蒸発し、これらがＷＣ、Ｎｉ、Ｃｒ等の成分で構成されている金型と反応し、金型表面に化合物として付着する。そしてこの化合物とガラス素材の一部が融着し、成形を行う毎に金型表面でガラス素材の付着が進行して、外観上は金型表面が曇ってくる状態となる。このため成形品としての光学ガラス素子の品質が低下すると共に、金型表面の付着物を除去する作業が必要となり、更に金型としての寿命が短くなるという問題がある。
また低融点金属等を多く含むガラス素材を型に直接接触させたまま加熱し成形する際に型の表面に金属析出物による曇りを生じるという場合は、金型の曇りを防止する対策として、ガラス素材が加圧される瞬間に限って上型および下型に接触させているという例がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】特開平９−７１４２５号公報（２頁、３頁、図１、図２）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は上記従来技術の問題点を解決すべく鋭意研究、検討を重ねた結果、成形中のガラス素材から前記添加剤物質が蒸発することを抑制することで前記問題が解決できることを突き止めた。
【００１０】
従って、本発明の目的は、成形品の品質が安定化し、金型の寿命を向上させる光学ガラス素子のプレス成形方法及び装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による光学ガラス素子のプレス成形方法は、成形室内に配置された一対の成形型の一方に搭載されたガラス素材を加熱し、他方の成形型との間で前記ガラス素材をプレスすることにより光学ガラス素子を成形する方法において、成形中、前記ガラス素材に含まれている添加剤物質の蒸発を抑制する程度に前記成形室内の気体圧力を保持することをその構成上の特徴とするものである。
【００１２】
その際、前記気体は不活性ガスであることが好ましい。
さらに又、前記気体圧力は、前記ガラス素材に含まれる特定の添加剤物質または前記金型材料に含まれている特定の成分物質の成形温度における蒸気圧に基づいて定めることができる。
その場合、前記気体圧力は、前記光学ガラス素子の成形温度における前記ガラス素材に含まれる複数の添加剤物質の各蒸気圧中で最も高い蒸気圧以上とすることも可能である。
【００１３】
【作用】
成形室外で成形型の一方にガラス素材を載置し、その成形型を成形室内へ移動せしめる。成形室内でガラス素材をさらに加熱し、他方の成形型との間で前記ガラス素材をプレスすることにより光学ガラス素子を成形する。成形中、前記成形室内には不活性ガスが導入される。この不活性ガスの圧力は前記ガラス素材に含まれる特定の添加剤物質の成形温度における蒸気圧より高い圧力に保持される。これにより成形中、特定の添加剤物質の蒸発を抑制することができる。プレス成形終了後、１対の成形型が開き成形室内の不活性ガス圧力を常圧に戻した後成形された光学ガラス素子を載置している前記一方の成形型は成形室外部に移動しそこで光学ガラス素子が取り出される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づく１実施例について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明を実施する装置の全体構成を示す。図１において、参照符号１は通常ゴブと呼ばれるガラス素材である。このガラス素材１は下金型３上に載置されその上方には上金型２が配置されている。上金型２、下金型３は、それぞれ電気絶縁材２８ａ、２８ｂを介して上軸４、下軸５に精度良く締結されている。
【００１５】
上軸４は上フランジ６に固定され、下軸５は、ボールネジ軸１６ａと螺合するボールナット２２に固定されている。ボールネジ軸１６ａはモータ駆動ユニット２５により駆動制御されるサーボモータ１６により回転駆動される。ボールナット２２は、ボールネジ軸１６ａの回転により上下方向に移動可能となっている。その際、下軸５はガイドフランジ１０により左右方向への移動が規制されている。
【００１６】
一方、サーボモータ１６は、固定台１７に固定され、同固定台１７は複数本のエアシリンダ１８によりベースフレーム２１上に設置されている。又、固定台１７と下フランジ１１とは固定手段２４により機械的に結合されている。前記エアシリンダ１８には高圧エアユニット２６から高圧エアが供給され固定台１７を上下動させるよう作用する。なお、図示しないが固定台１７がベースフレーム２１に対し平行を保って上下動するようガイド部材等が適宜設けられている。従って、固定台１７が上下動すると下フランジ１１、下軸５、サーボモータ１６等も一緒に上下に移動するようになっている。前記エアシリンダ１８の下動によって下金型３は成形室１２ａの下方外部即ち、石英製の円板１４ｃより下方に移動し、取り出しロボット等（図示せず）により成形された光学ガラス素子を搬出あるいは次ショット用のガラス素材を載置させる等の作業を可能にする。
【００１７】
前記ガイドフランジ１０は、下フランジ１１に固定されており、上フランジ６と下フランジ１１の間には成形室１２ａを形成する金属製のチャンバ１２が配置されている。このチャンバ１２は中フレーム１５に固定されている。なお、この中フレーム１５とベースフレーム２１とは上下方向に関し所定の間隔を保持するよう構成されている。（詳細は略す）
前記チャンバ１２には誘導加熱のためのコイル状のアンテナ７が絶縁碍子２３を介して固定されている。本実施例ではアンテナ７として中空で矩形状をした銅製の角パイプを用いている。前記アンテナ７は動力ラインＬ１、マッチングユニット９を介して高周波電源８に接続されている。
【００１８】
上記マッチングユニット９は、同マッチングユニット９のインピーダンスと被加熱物その他チャンバ１２内の構造物を含めたインピーダンスの総和が、真空のインピーダンスに一致するようにインピーダンスの調整を行う装置である。このインピーダンス調整により被加熱物である上金型２と下金型３への電力供給が効率よく行われるようになっている。
【００１９】
前記チャンバ１２で囲われた成形室１２ａの内壁は石英製の絶縁体で覆われている。参照符号１４ａは上部の石英製の円板、参照符号１４ｂはパイプ部を構成する筒状の石英部材を示し、さらに参照符号１４ｃは石英製の円板であり、下フランジ１１上面に対接して配置されている。このように成形室１２ａの内壁を石英部材で覆うことにより金属製の上フランジ６、下フランジ１１、チャンバ１２が高周波で加熱されることを防止するようになっている。さらに、チャンバ１２は電気的に接地電位となっており、また金属製の上下軸４，５も電気的に接地電位となっている。
【００２０】
参照符号１２ｂは、チャンバ１２の一部に設けた窒素ガスの供給口であって、金型の酸化防止のため供給される窒素ガスは、ガス供給ユニット２０から配管Ｌ２、供給口１２ｂを介して成形室１２ａ内へ導かれる。成形時には前記ガス供給ユニット２０から常圧より高い５８．８３９９×１０４Ｐａ（６Ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力を有した窒素ガスが供給されるようになっている。なお、ガス供給ユニット２０には圧力調整弁、切換弁等が設けられ、コントローラ２７からの指令に応答して成形室１２ａ内への供給ガス圧が設定されるよう構成されている。
参照符号１９は冷却水供給ユニットであって、前記アンテナ７を冷却するようになっている。
【００２１】
参照符号２７はマッチングユニット９、冷却水供給ユニット１９、ガス供給ユニット２０、モータ駆動ユニット２５及び高圧エアユニット２６のそれぞれの動作シーケンスを制御するコントローラである。
図１に示される成形装置により従来と同一のガラス素材を用いて成形室１２ａを６０７９．５０ｈＰａ（６気圧）に設定して光学ガラス素子の成形を行った。即ち、加熱からプレスまでガラス素材が高温に曝される処理は全て６０７９．５０ｈＰａ（６気圧）の加圧下で行った。成形回数は３００ショットを行い、金型表面（ガラス素材の周囲）をＥＤＸ、ＳＥＭにて分析調査した結果、Ｎａ、Ｋといった従来観察された物質は検知されなかった。又、成形された光学ガラス素子の光学的特性を調査したが変化は見られなかった。こうした実験結果は成形中、ガラス素材からの添加剤物質の蒸発が抑制されていることを裏付けるものである。
【００２２】
以上の実施例の説明においては、ガラス素材からの添加剤物質の蒸発を抑制するために成形室内の気体圧力（Ｎ２、Ａｒ等の不活性ガスの圧力）を成形温度における前記添加剤物質の蒸気圧以上とするものであるが、前述した金型材料の成分物質が成形室内へ蒸発するのを抑制する場合にも成形室内の気体圧力を前記成分物質の蒸気圧以上に保持することにより同様に効果があることは明らかである。
【００２３】
又、上記説明では、成形中、成形室内の窒素ガス圧力は６０７９．５０ｈＰａ（６気圧）とされている。この６０７９．５０ｈＰａ（６気圧）の圧力は、図２、図３の各蒸気圧曲線から分かるように、７００℃近傍の成形温度における蒸気圧よりもかなり高い圧力に
なっており、曇りの発生がないという条件の基で、不活性ガス（窒素ガス）の使用量、コストを考慮した場合、高圧であればあるほどよいとは一概に言えない。
【００２４】
例えば、ガラス素材中の成分比率の非常に少ない物質Ａの蒸気圧が他の成分比率の大なる物質Ｂの蒸気圧よりはるかに高く、常圧下での所要ショット回数後にも物質Ａの析出が無視できるほど少ない場合にはこの物質Ａの蒸気圧曲線を考慮して成形室内の気体圧力を設定することは現実的とはいえない。この場合は、物質Ａよりもむしろ物質Ｂの蒸気圧曲線をもとに前記気体圧力を定めるべきであり、そのときには蒸気圧は低いので不活性ガスの使用量は格段に少なくてよいこととなる。
【００２５】
このように、添加剤物質の成分比率、曇り発生までの良品可能ショット数、不活性ガスの使用量（コスト）等を考慮してどの添加剤物質に対応する蒸気圧曲線を採用するかを定める必要がある。図１のガス供給ユニット２０には供給ガス圧力を適宜調整できるようになっているのでそのような状態に対し容易に対応可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明による光学ガラス素子のプレス成形方法は、
成形室内に配置された一対の成形型の一方に搭載されたガラス素材を加熱し、他方の成形型との間で前記ガラス素材をプレスすることにより光学ガラス素子を成形する方法において、成形中、前記ガラス素材に含まれている添加剤物質の蒸発を抑制する程度に前記成形室内の気体圧力を保持するようにしているので、金型表面に曇りが発生するまでのショット回数を飛躍的に増大できると共に、蒸発物質による成形室内の汚染を可及的長時間防止することが可能となり、且つ前記添加剤物質の蒸発を抑制することによりガラス素材の添加剤物質成分に変化がなく光学ガラス素子の変質を生じさせることもない。従って、成形品の品質が安定化し、金型寿命を向上させると共に、成形室内の汚染除去等のメンテナンス作業を可及的に少なくすることが可能となる等の効果を奏する。
【００２７】
又、本発明による光学ガラス素子のプレス成形装置は、
一対の成形型と、同成形型の一方に搭載されたガラス素材を加熱する手段と、前記成形型の他方の成形型との間で前記ガラス素材をプレスする手段と、前記成形型の周囲を気密に取り囲む成形室と、この成形室内に不活性ガスを充填する不活性ガス充填手段を備え、同不活性ガス充填手段は前記ガラス素材に含まれる特定の添加剤物質の成形温度における蒸気圧以上に前記成形室内の不活性ガス圧力を調整可能とするよう構成されているので、上記効果に加え、ガラス素材の添加剤物質の成分比率、同各物質の蒸気圧曲線及び不活性ガスの使用量を考慮して採用すべき蒸気圧曲線に対応する物質を特定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する装置の全体構成を示す図である。
【図２】横軸を温度、縦軸を蒸気圧としたＮａの蒸発曲線を示すグラフである。
【図３】横軸を温度、縦軸を蒸気圧としたＫの蒸発曲線を示すグラフである。
【図４】ガラス素材であるＢＫ７の組成を示す図である。
【符号の説明】
１ ガラス素材
２ 上金型
３ 下金型
４ 上軸
５ 下軸
６ 上フランジ
７ アンテナ
８ 高周波電源
９ マッチングユニット
１０ ガイドフランジ
１１ 下フランジ
１２ チャンバ
１２ａ 成形室
１２ｂ 供給口
１３ 絶縁碍子
１４ａ 円板
１４ｂ 筒部
１４ｃ 円板
１５ 中フレーム
１６ サーボモータ
１６ａ ボールネジ軸
１７ 固定台
１８ エアシリンダ
１９ 冷却水供給ユニット
２０ ガス供給ユニット
２１ ベースフレーム
２２ ボールナット
２３ 絶縁碍子
２４ 固定手段
２５ モータ駆動ユニット
２６ 高圧エアユニット
２７ コントローラ
２８ａ 電気絶縁材
２８ｂ 電気絶縁材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for molding an optical glass element using a mold, and more particularly, to a method and an apparatus for suppressing evaporation of an additive substance contained in a glass material and a mold material.
[0002]
[Background Art]
With glass molding, a glass material is placed on a mold, and the mold is heated from the outer periphery thereof by an infrared lamp, induction heating means, or the like. This is the process of pressing the material and transferring the mold shape.
Heating and pressing is performed in normal pressure N 2 atmosphere in order to prevent oxidation of the mold. At that time, various elements are mixed into the glass material used in various composition ratios to change thermal characteristics such as softening temperature and glass transition point, and optical characteristics such as refractive index and Abbe number. ing. Typical additive materials include Na, B, Al, Pb, K, Mg, P and the like.
[0003]
However, the conventional molding method has a problem that the mold surface becomes fogged after several tens of shots. As an example, a case where a glass material BK7 is used and pressed with a metal mold on a flat plate is shown below. FIG. 4 shows the composition of BK7.
The shape of the glass material BK7 used was a disc of φ12 × 2t (diameter 12 mm, thickness 2 mm), which was placed on a mold on a flat plate and molded. The base material of the mold was a cemented carbide, and its surface was coated with Pt-Ir.
[0004]
The molding temperature is 700 ° C. Molding chamber pressure is atmospheric pressure 1013.25 hPa: a (1 atm N 2 atmosphere).
Pressing was carried out after the temperature reached the set temperature and left for about 60 seconds. The pressing force was 4903.325 N (500 kgf). 20 shots were molded under the above conditions, and the surface state of the mold was observed with an energy dispersive X-ray analyzer (hereinafter, referred to as EDX) and an SEM (electron microscope).
As a result, no discoloration was observed in the mounting portion of the glass material, but remarkable discoloration was observed in the peripheral area. When the discolored area was analyzed by EDX, elements such as Na and K were detected at about 1 wt%.
[0005]
As a factor, evaporation of additive substances such as Na and K is estimated.
FIG. 2 shows a vapor pressure curve of Na. The horizontal axis represents temperature, and the vertical axis represents Na vapor pressure. From the figure, it can be seen that the boiling point of Na under normal pressure is 877.5 ° C. FIG. 3 shows a vapor pressure curve of K. It can be seen that K evaporates at a boiling point of 762.2 ° C., which is even lower than Na. From the above, it can be seen that the observed haze is a precipitate generated on the surface of the mold by evaporating substances such as Na and K during molding.
Further, it may seem that no evaporation occurs because the molding temperature is below the boiling point. However, the molding temperature is an average temperature, and when viewed microscopically, varies from a low temperature to a high temperature. Therefore, evaporation is quite possible.
[0006]
Once the mold is fogged as described above, the fog is transferred to the molded product, so that maintenance work on the mold must be performed, which lowers the operation rate of the apparatus. It is also conceivable that the evaporated substance diffuses to the surroundings under normal pressure and contaminates not only the mold but also the surroundings.
The contaminated area must be cleaned, and the operation also reduces the operation rate of the apparatus. Furthermore, the evaporation of the substances such as Na and K in the glass material changes the component ratio of the additive material of the glass material, which also affects the optical characteristics.
[0007]
In the conventional method for molding an optical glass element, molding is performed by setting a molding chamber to vacuum or normal pressure. For this reason, when the molding chamber is under vacuum or normal pressure, the components Na, B, and the like in the glass material evaporate depending on the temperature state in the molding chamber, and these components are composed of components such as WC, Ni, and Cr. Reacts with the mold and adheres as a compound to the mold surface. Then, this compound and a part of the glass material are fused, and the adhesion of the glass material proceeds on the surface of the mold every time molding is performed, and the surface of the mold becomes cloudy in appearance. For this reason, there is a problem that the quality of the optical glass element as a molded product is deteriorated, an operation for removing the deposits on the mold surface is required, and the life of the mold is shortened.
In addition, when fogging due to metal precipitates occurs on the surface of the mold when heating and forming a glass material containing a lot of low melting point metal while directly contacting the mold, as a measure to prevent fogging of the mold, glass There is an example in which a material is brought into contact with an upper mold and a lower mold only at the moment of pressurization (for example, see Patent Document 1).
[0008]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-71425 (Page 2, Page 3, FIG. 1, FIG. 2)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventors have conducted intensive studies and studies in order to solve the problems of the above-mentioned conventional technology, and as a result, have found that the problem can be solved by suppressing the evaporation of the additive substance from the glass material being formed. Was.
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for press-molding an optical glass element, which stabilize the quality of a molded product and improve the life of a mold.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a press molding method for an optical glass element according to the present invention includes heating a glass material mounted on one of a pair of molding dies disposed in a molding chamber, and interposing the glass material with the other molding die. In a method of molding an optical glass element by pressing a glass material, the method comprises maintaining a gas pressure in the molding chamber to an extent that suppresses evaporation of an additive substance contained in the glass material during molding. This is the feature above.
[0012]
At that time, the gas is preferably an inert gas.
Further, the gas pressure can be determined based on a vapor pressure at a molding temperature of a specific additive substance contained in the glass material or a specific component substance contained in the mold material.
In this case, the gas pressure may be equal to or higher than the highest vapor pressure among the vapor pressures of the plurality of additive substances contained in the glass material at the molding temperature of the optical glass element.
[0013]
[Action]
A glass material is placed on one of the molds outside the molding chamber, and the mold is moved into the molding chamber. The optical glass element is molded by further heating the glass material in the molding chamber and pressing the glass material with the other mold. During molding, an inert gas is introduced into the molding chamber. The pressure of the inert gas is maintained at a pressure higher than the vapor pressure at the molding temperature of the specific additive substance contained in the glass material. This can suppress evaporation of a specific additive substance during molding. After press molding, a pair of molding dies are opened, the pressure of the inert gas in the molding chamber is returned to normal pressure, and then the one of the molding dies on which the molded optical glass element is mounted is moved to the outside of the molding chamber. Then, the optical glass element is taken out.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an example based on an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an overall configuration of an apparatus for implementing the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 is a glass material usually called a gob. The glass material 1 is placed on a lower mold 3 and an upper mold 2 is arranged above the lower mold 3. The upper mold 2 and the lower mold 3 are fastened to the upper shaft 4 and the lower shaft 5 with high precision via electric insulating materials 28a and 28b, respectively.
[0015]
The upper shaft 4 is fixed to the upper flange 6, and the lower shaft 5 is fixed to a ball nut 22 that is screwed with the ball screw shaft 16a. The ball screw shaft 16a is rotationally driven by a servomotor 16 that is driven and controlled by a motor drive unit 25. The ball nut 22 is vertically movable by rotation of the ball screw shaft 16a. At this time, the movement of the lower shaft 5 in the left-right direction is restricted by the guide flange 10.
[0016]
On the other hand, the servo motor 16 is fixed to a fixed base 17, and the fixed base 17 is installed on the base frame 21 by a plurality of air cylinders 18. Further, the fixing base 17 and the lower flange 11 are mechanically connected by fixing means 24. The air cylinder 18 is supplied with high-pressure air from a high-pressure air unit 26 and acts to move the fixed base 17 up and down. Although not shown, guide members and the like are appropriately provided so that the fixed base 17 moves up and down while being parallel to the base frame 21. Therefore, when the fixing base 17 moves up and down, the lower flange 11, the lower shaft 5, the servomotor 16 and the like also move up and down together. Due to the downward movement of the air cylinder 18, the lower mold 3 moves below the molding chamber 12a, that is, below the quartz disk 14c, and unloads the optical glass element molded by a take-out robot or the like (not shown). Alternatively, an operation such as placing a glass material for the next shot is enabled.
[0017]
The guide flange 10 is fixed to a lower flange 11, and a metal chamber 12 forming a molding chamber 12 a is arranged between the upper flange 6 and the lower flange 11. This chamber 12 is fixed to a middle frame 15. The middle frame 15 and the base frame 21 are configured to keep a predetermined interval in the vertical direction. (Details omitted)
A coil-shaped antenna 7 for induction heating is fixed to the chamber 12 via an insulator 23. In this embodiment, a hollow rectangular pipe made of copper is used as the antenna 7. The antenna 7 is connected to a high-frequency power source 8 via a power line L1 and a matching unit 9.
[0018]
The matching unit 9 is a device that adjusts the impedance so that the sum of the impedance of the matching unit 9 and the impedance including the object to be heated and other structures in the chamber 12 matches the vacuum impedance. By this impedance adjustment, power is efficiently supplied to the upper mold 2 and the lower mold 3 which are objects to be heated.
[0019]
The inner wall of the molding chamber 12a surrounded by the chamber 12 is covered with a quartz insulator. Reference numeral 14a denotes an upper quartz disk, reference numeral 14b denotes a cylindrical quartz member constituting a pipe portion, and reference numeral 14c denotes a quartz disk, which is in contact with the upper surface of the lower flange 11. Are located. By covering the inner wall of the molding chamber 12a with the quartz member in this manner, the metal upper flange 6, the lower flange 11, and the chamber 12 are prevented from being heated with high frequency. Further, the chamber 12 is electrically at the ground potential, and the upper and lower shafts 4 and 5 made of metal are also electrically at the ground potential.
[0020]
Reference numeral 12b is a nitrogen gas supply port provided in a part of the chamber 12, and nitrogen gas supplied for preventing oxidation of the mold is supplied from the gas supply unit 20 via the pipe L2 and the supply port 12b. It is led into the molding chamber 12a. During molding, a nitrogen gas having a pressure of 58.8399 × 10 4 Pa (6 kgf / cm 2 ) higher than normal pressure is supplied from the gas supply unit 20. The gas supply unit 20 is provided with a pressure adjusting valve, a switching valve, and the like, and is configured to set a supply gas pressure into the molding chamber 12a in response to a command from the controller 27.
Reference numeral 19 denotes a cooling water supply unit for cooling the antenna 7.
[0021]
Reference numeral 27 denotes a controller that controls the operation sequence of the matching unit 9, the cooling water supply unit 19, the gas supply unit 20, the motor drive unit 25, and the high-pressure air unit 26.
The optical glass element was molded by setting the molding chamber 12a to 6079.50 hPa (6 atm) using the same glass material as the conventional one by the molding apparatus shown in FIG. That is, all the processes of exposing the glass material to a high temperature from heating to pressing were performed under a pressure of 6079.50 hPa (6 atm). The molding was performed 300 shots, and the surface of the mold (around the glass material) was analyzed and examined by EDX and SEM. As a result, conventionally observed substances such as Na and K were not detected. The optical characteristics of the formed optical glass element were examined, but no change was observed. These experimental results confirm that the evaporation of the additive substance from the glass material is suppressed during molding.
[0022]
In the above description of the embodiment, in order to suppress the evaporation of the additive substance from the glass material, the gas pressure in the molding chamber (the pressure of an inert gas such as N 2 or Ar) is set at the molding temperature. Although the vapor pressure is set to be equal to or higher than the vapor pressure, the same holds true when the gas pressure in the molding chamber is kept equal to or higher than the vapor pressure of the component material even when the above-described component material of the mold material is suppressed from evaporating into the molding chamber. Is clearly effective.
[0023]
In the above description, the nitrogen gas pressure in the molding chamber during molding is 6079.50 hPa (6 atm). As can be seen from the vapor pressure curves in FIGS. 2 and 3, the pressure of 6079.50 hPa (6 atm) is considerably higher than the vapor pressure at the molding temperature near 700 ° C. In consideration of the amount of inert gas (nitrogen gas) used and the cost under the condition that there is no inert gas (nitrogen gas), it cannot be said that the higher the pressure, the better.
[0024]
For example, the vapor pressure of substance A having a very small component ratio in the glass material is much higher than the vapor pressure of substance B having a large component ratio, and the precipitation of substance A is ignored even after the required number of shots under normal pressure. If it is as small as possible, it is not practical to set the gas pressure in the molding chamber in consideration of the vapor pressure curve of the substance A. In this case, the gas pressure should be determined based on the vapor pressure curve of the substance B rather than the substance A. At that time, since the vapor pressure is low, the amount of use of the inert gas can be significantly reduced. .
[0025]
Thus, the vapor pressure curve corresponding to which additive substance is to be determined in consideration of the component ratio of the additive substance, the number of shots that can be a good product until the occurrence of fogging, the amount of inert gas used (cost), etc. There is a need. The gas supply unit 20 shown in FIG. 1 can appropriately adjust the supply gas pressure, so that such a state can be easily coped with.
[0026]
【The invention's effect】
The press molding method of the optical glass element according to the present invention,
In a method of molding an optical glass element by heating a glass material mounted on one of a pair of molds arranged in a molding chamber and pressing the glass material with the other mold, during molding, Since the gas pressure in the molding chamber is maintained to such an extent as to suppress the evaporation of the additive substance contained in the glass material, the number of shots until clouding occurs on the mold surface is dramatically increased. In addition, it is possible to prevent contamination of the molding chamber by the evaporating substance for as long as possible, and to suppress the evaporation of the additive substance so that the additive substance component of the glass material does not change and the optical glass element It does not cause deterioration. Accordingly, the quality of the molded product is stabilized, the life of the mold is improved, and the maintenance work such as the removal of contamination in the molding chamber can be reduced as much as possible.
[0027]
In addition, the press forming apparatus for an optical glass element according to the present invention,
A pair of molds, a means for heating a glass material mounted on one of the molds, a means for pressing the glass material between the other molds of the molds, and a periphery of the molds. It is provided with a molding chamber which hermetically surrounds, and an inert gas filling means for filling the molding chamber with an inert gas, wherein the inert gas filling means has a vapor pressure at a molding temperature of a specific additive substance contained in the glass material which is higher than a vapor pressure. In addition to the above-described effects, the composition ratio of the additive substance of the glass material, the vapor pressure curve of each substance, and the amount of use of the inert gas can be adjusted. It is possible to specify a substance corresponding to a vapor pressure curve to be adopted in consideration of the above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an apparatus for implementing the present invention.
FIG. 2 is a graph showing an Na evaporation curve with the horizontal axis representing temperature and the vertical axis representing vapor pressure.
FIG. 3 is a graph showing an evaporation curve of K with the horizontal axis representing temperature and the vertical axis representing vapor pressure.
FIG. 4 is a diagram showing the composition of BK7, which is a glass material.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass material 2 Upper mold 3 Lower mold 4 Upper shaft 5 Lower shaft 6 Upper flange 7 Antenna 8 High frequency power supply 9 Matching unit 10 Guide flange 11 Lower flange 12 Chamber 12a Molding chamber 12b Supply port 13 Insulator 14a Disk 14b Tube Part 14c Disk 15 Medium frame 16 Servo motor 16a Ball screw shaft 17 Fixing table 18 Air cylinder 19 Cooling water supply unit 20 Gas supply unit 21 Base frame 22 Ball nut 23 Insulator 24 Fixing means 25 Motor drive unit 26 High pressure air unit 27 Controller 28a electrical insulation material 28b electrical insulation material
