JP2009120457A - Lower mold, production method for glass gob, and production method for glass molded article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、上方より滴下する溶融ガラス滴を受けるための受け面を有する下型、該下型を用いたガラスゴブの製造方法及びガラス成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a lower mold having a receiving surface for receiving molten glass droplets dripped from above, a method for producing a glass gob using the lower mold, and a method for producing a glass molded body.
近年、デジタルカメラ用レンズ、DVD等の光ピックアップレンズ、携帯電話用カメラレンズ、光通信用のカップリングレンズ等として、ガラス製の光学素子が広範にわたって利用されている。このようなガラス製の光学素子として、ガラス素材を成形金型で加圧成形して製造したガラス成形体を用いることが多くなってきた。 In recent years, glass optical elements are widely used as lenses for digital cameras, optical pickup lenses such as DVDs, camera lenses for mobile phones, coupling lenses for optical communication, and the like. As such a glass optical element, a glass molded body produced by press molding a glass material with a molding die has been used frequently.
このようなガラス成形体の製造方法の1つとして、予め所定質量及び形状を有するガラスプリフォームを作製し、該ガラスプリフォームを成形金型とともにガラスが変形可能な温度まで加熱して加圧成形する方法(以下、「リヒートプレス法」ともいう)が知られている。 As one of the methods for producing such a glass molded body, a glass preform having a predetermined mass and shape is prepared in advance, and the glass preform is heated together with a molding die to a temperature at which the glass can be deformed and subjected to pressure molding. (Hereinafter also referred to as “reheat press method”) is known.
従来、リヒートプレス法に用いるガラスプリフォームは、研削・研磨等の機械加工によって製造されることが多かったが、機械加工によるガラスプリフォームの作製には多大な労力と時間を要するという問題があった。そのため、下型の受け面に溶融ガラス滴を滴下させ、滴下した溶融ガラス滴を下型の上で冷却固化することにより、機械加工なしでガラスプリフォームを作製する方法の検討が進められている。 Conventionally, glass preforms used in the reheat press method have often been manufactured by machining such as grinding and polishing, but there is a problem that the production of glass preforms by machining requires a lot of labor and time. It was. For this reason, investigations have been made on a method for producing a glass preform without machining by dropping molten glass droplets on the receiving surface of the lower die and cooling and solidifying the dropped molten glass droplets on the lower die. .
一方、ガラス成形体の別の製造方法として、所定温度に加熱した下型の受け面に溶融ガラス滴を滴下させ、滴下した溶融ガラス滴を、下型及び下型に対向する上型により加圧成形してガラス成形体を得る方法(以下、「液滴成形法」ともいう)が提案されている。この方法は、成形金型等の加熱と冷却を繰り返す必要がなく溶融ガラス滴から直接ガラス成形体を製造することができるので、1回の成形に要する時間を非常に短くできることから注目されている。 On the other hand, as another method for producing a glass molded body, molten glass droplets are dropped on a receiving surface of a lower mold heated to a predetermined temperature, and the dropped molten glass droplets are pressed by an upper mold facing the lower mold and the lower mold. A method of forming a glass molded body by molding (hereinafter also referred to as “droplet forming method”) has been proposed. This method is attracting attention because it is possible to produce a glass molded body directly from molten glass droplets without the need to repeat heating and cooling of a molding die or the like, and the time required for one molding can be extremely shortened. .
しかし、ガラスプリフォームやガラス成形体の製造のために、下型の受け面に溶融ガラス滴を滴下させると、製造されたガラスプリフォームやガラス成形体の下面に、凹部(空気溜まり)が残存してしまうという問題があった。この問題を、図12を用いて説明する。 However, when a molten glass droplet is dropped on the receiving surface of the lower mold for manufacturing a glass preform or a glass molded body, a recess (air pocket) remains on the lower surface of the manufactured glass preform or glass molded body. There was a problem of doing. This problem will be described with reference to FIG.
図12は従来の下型70に滴下した溶融ガラス滴50の状態を模式的に示す図である。図12(a)は、溶融ガラス滴50が下型70に衝突した瞬間の状態を、図12(b)は、その後、溶融ガラス滴50が表面張力によって丸く変形した状態を示している。
FIG. 12 is a diagram schematically showing a state of the
図12(a)に示すように、下型70に衝突した瞬間の溶融ガラス滴50は、衝突の衝撃によって平たく伸ばされる。この時、溶融ガラス滴50には、下面(受け面71との接触面)の中心付近に、直径数十μm〜数百μm程度の微小な凹部51が生じる。凹部51が発生するメカニズムは必ずしも明らかではないが、シミュレーション等を用いた解析によれば、溶融ガラス滴50が下型70に衝突する際、最初に下型70に衝突する部分のガラスが反動で上方に跳ね返ることによって生じるのではないかと考えられる。
As shown in FIG. 12A, the
溶融ガラス滴50は、その後、図12(b)に示すように、表面張力の働きによって丸く変形する。この際、溶融ガラス滴50の下面と受け面71とが密着して、凹部51の中に溜まった空気の逃げ道が無くなるため、凹部51は消滅することなく空気溜まりとして残存してしまう。
Thereafter, as shown in FIG. 12B, the
この問題に対応するため、受け面の表面を粗面化(Rmaxが0.05μm〜0.2μm)して、凹部に入り込んだ空気の流路を確保することで空気溜まりが残存することを防止する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to address this problem, the surface of the receiving surface is roughened (Rmax is 0.05 μm to 0.2 μm) to prevent air from remaining by securing the air flow path that has entered the recess. A method has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、粗面化した下地面(Raが0.005μm〜0.05μm)の上に、溶解層を含んだ被覆層を形成することで、空気溜まりを防止すると共に再生を容易とした下型が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特許文献1や2に記載された方法により空気溜まりの発生を防止するためには、下型の表面が所定の表面粗さとなるよう、エッチング等によって表面の粗面化を行う必要がある。
In order to prevent the occurrence of air accumulation by the methods described in
一般に、ガラスを成形するための成形金型として用いる材料には種々の制約条件があり、高温でガラスと反応しにくいこと、鏡面が得られること、加工性が良いこと、硬いこと、脆くないことなど、多くの条件を満足している必要がある。これらの諸条件を満足する材料は非常に限られており、例えば、タングステンカーバイドを主成分とする超硬材料、炭化珪素、窒化珪素等のセラミックス材料、カーボンを含んだ複合材料等が好ましく用いられている。 In general, there are various constraints on the material used as a molding die for molding glass, it is difficult to react with glass at high temperatures, a mirror surface is obtained, workability is good, it is hard, and it is not brittle. It is necessary to satisfy many conditions. Materials satisfying these conditions are very limited. For example, super hard materials mainly composed of tungsten carbide, ceramic materials such as silicon carbide and silicon nitride, and composite materials containing carbon are preferably used. ing.
しかしながら、成形金型として好ましい性質を有するこれらの材料は、表面が所定の表面粗さになるよう均一に粗面化することは困難な場合が多い。また、タングステンカーバイドを主成分とする超硬材料などのように、エッチングによる粗面化は可能であるが、そのように粗面化された表面は非常に脆くなり、耐久性が著しく悪化してしまう材料もある。 However, it is often difficult to uniformly roughen these materials having desirable properties as a molding die so that the surface has a predetermined surface roughness. In addition, it is possible to roughen the surface by etching, such as a cemented carbide material mainly composed of tungsten carbide, but the roughened surface becomes very brittle and the durability is significantly deteriorated. Some materials will end up.
そのため、下型にこれらの材料を用いた場合には、特許文献1や2に記載された方法を実施することができなかったり、あるいは、実施できても下型の耐久性が劣るためガラス成形体等を安定して製造することができないという問題があった。
Therefore, when these materials are used for the lower mold, the method described in
本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、下型材料の選択肢を狭めることなく空気溜まりの発生を良好に防止できると共に、耐久性に優れた下型を提供することである。また、本発明の別の目的は、空気溜まりのないガラスゴブを安定的に製造することができるガラスゴブの製造方法を提供すること、及び、空気溜まりのないガラス成形体を安定的に製造することができるガラス成形体の製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the technical problems as described above, and an object of the present invention is to prevent the occurrence of air accumulation without narrowing the choice of the lower mold material and is excellent in durability. It is to provide a lower mold. Another object of the present invention is to provide a glass gob production method capable of stably producing a glass gob free of air accumulation, and to stably produce a glass molded body free of air accumulation. It is providing the manufacturing method of the glass forming body which can be performed.
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。 In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
1. 上方より滴下する溶融ガラス滴を受けるための受け面を有する下型において、前記受け面との衝突によって形成される前記溶融ガラス滴の凹部に入り込んだ空気を該凹部から逃がすためのバッファ空間を備えていることを特徴とする下型。 1. A lower mold having a receiving surface for receiving molten glass droplets dripping from above, and having a buffer space for letting air that has entered the concave portion of the molten glass droplet formed by collision with the receiving surface escape from the concave portion. A lower mold characterized by
2. 前記バッファ空間は、前記受け面に形成された孔であることを特徴とする前記1に記載の下型。 2. 2. The lower mold according to 1 above, wherein the buffer space is a hole formed in the receiving surface.
3. 前記バッファ空間は、前記受け面に形成された凹溝であることを特徴とする前記1に記載の下型。 3. 2. The lower mold as described in 1 above, wherein the buffer space is a concave groove formed in the receiving surface.
4. 前記バッファ空間は、前記受け面に形成された多孔質膜であり、前記多孔質膜は、表面の算術平均粗さ(Ra)が1nm〜100nm、空隙率が20%〜50%であることを特徴とする前記1に記載の下型。 4). The buffer space is a porous film formed on the receiving surface, and the porous film has a surface arithmetic average roughness (Ra) of 1 nm to 100 nm and a porosity of 20% to 50%. 2. The lower mold according to the above 1, characterized by.
5. 下型に溶融ガラス滴を滴下する工程と、滴下した前記溶融ガラス滴を前記下型の上で冷却固化する工程と、を有するガラスゴブの製造方法において、前記下型は、前記1乃至4の何れか1項に記載の下型であることを特徴とするガラスゴブの製造方法。 5). In the method for producing a glass gob having a step of dripping molten glass droplets on a lower die and a step of cooling and solidifying the dropped molten glass droplets on the lower die, the lower die is any one of 1 to 4 above A method for producing a glass gob, which is the lower mold according to claim 1.
6. 下型に溶融ガラス滴を滴下する工程と、滴下した前記溶融ガラス滴を、前記下型及び前記下型に対向する上型により加圧成形する工程と、を有するガラス成形体の製造方法において、前記下型は、前記1乃至4の何れか1項に記載の下型であることを特徴とするガラス成形体の製造方法。 6). In a method for producing a glass molded body, comprising: a step of dropping molten glass droplets on a lower mold; and a step of pressure-forming the dropped molten glass droplets with an upper mold facing the lower mold and the lower mold. The said lower mold is a lower mold of any one of said 1 thru | or 4, The manufacturing method of the glass forming body characterized by the above-mentioned.
本発明の下型は、受け面の中央部に、溶融ガラス滴の凹部に入り込んだ空気を該凹部から逃がすためのバッファ空間を備えているため、下型の表面を粗面化する必要がなく、エッチングによって下型を劣化させることもない。従って、下型材料の選択肢を狭めることなく空気溜まりの発生を良好に防止できると共に、耐久性にも優れている。また、本発明の下型を用いることで、空気溜まりのないガラスゴブやガラス成形体を安定的に製造することができる。 The lower mold of the present invention has a buffer space for letting air that has entered the concave portion of the molten glass droplet escape from the concave portion at the center of the receiving surface, so there is no need to roughen the surface of the lower mold. Further, the lower mold is not deteriorated by etching. Therefore, it is possible to satisfactorily prevent the occurrence of air accumulation without narrowing the choice of lower mold material, and it is excellent in durability. In addition, by using the lower mold of the present invention, it is possible to stably produce a glass gob or a glass molded body without air accumulation.
以下、本発明の実施の形態について図1〜図11を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
(下型)
図1は本実施形態の下型10、及び、下型10に滴下した溶融ガラス滴50の状態を模式的に示す図である。図1(a)は、溶融ガラス滴50が下型10に衝突した瞬間の状態を、図1(b)は、その後、溶融ガラス滴50が表面張力によって丸く変形した状態を示している。
(Lower mold)
FIG. 1 is a diagram schematically showing the
図1に示す下型10は、上方より滴下する溶融ガラス滴を受けるための受け面11を有し、受け面11の中央部に、孔12が設けられている。孔12は、受け面11との衝突によって形成される溶融ガラス滴50の凹部51に入り込んだ空気を凹部51から逃がすためのバッファ空間として機能する。
A
図1(a)に示すように、受け面11に衝突した瞬間の溶融ガラス滴50には、一旦微小な凹部51が生じ、凹部51の中には空気が入り込む。しかし、図1(b)に示すように、溶融ガラス滴50が表面張力の働きによって丸く変形する際、凹部51に入り込んでいた空気は孔12に逃げて凹部51は消滅する。
As shown in FIG. 1A, a minute
孔12の位置は、必ずしも受け面11の正確な中央部である必要はなく、衝突の際に形成される溶融ガラス滴50の凹部51に入り込んだ空気を逃がすことができる位置であればよい。
The position of the
孔12の断面形状に特に制限はないが、加工が容易なことから通常は円形の断面形状とすることが好ましい。この場合、孔12の直径が小さすぎると凹部51に入り込んだ空気が逃げにくくなり、空気溜まりが残存する虞がある。また、孔12の加工が困難となる。逆に直径が大きすぎると転写面の形状誤差が大きくなり、製造したガラス成形体等の性能を悪化させてしまう。そのため、孔12の直径は、10μm〜100μmが好ましい。
The cross-sectional shape of the
孔12は、レーザー加工など公知の加工手段によって形成することができる。
The
図2は、受け面11の中央部に孔12を有する下型10の変形例を示す図である。図2(a)に示す下型10は、底面13まで貫通する孔12を有している。このように、バッファ空間としての孔12は、有底孔でもよいし、貫通孔でもよいが、凹部51に入り込んだ空気を流入しやすくするという観点からは貫通孔とすることが好ましい。また、同様の観点から、図2(b)に示す下型10の孔12のように、側面14に開口部15を設けておくことも好ましい。更に、図2(c)に示す下型10のように、複数の孔12を有していてもよい。
FIG. 2 is a view showing a modification of the
図3は、本発明の別の実施形態の下型20を示す図である。図3(a)は下型20の断面図、図3(b)は下型20を図3(a)の矢印方向から見た図である。下型20は、孔12の代わりに、受け面21に凹溝22を備えている。凹溝22は、溶融ガラス滴50の凹部51に入り込んだ空気を凹部51から逃がすためのバッファ空間として機能する。
FIG. 3 is a view showing a
凹溝22の位置や本数、方向等に特に制限はなく、衝突の際に形成される溶融ガラス滴50の凹部51に入り込んだ空気を逃がすことができるだけの容積を有していればよい。例えば、複数の凹溝22を放射状に配置してもよいし、受け面21の中心から外周方向に向かう螺旋状の溝であってもよい。また、凹溝22が側面24まで達している必要はなく、複数の凹溝22を同心円状に配置することもできる。凹溝22の幅や深さは、空気の流れやすさと、ガラス成形体に求められる形状精度とを考慮して適宜選択すればよいが、複数の凹溝22を同心円状に配置した場合には、回折効果によって光学性能に悪影響を及ぼさないような幅、深さとすることが好ましい。このような観点から、通常は、凹溝22の幅を10μm〜30μm、深さを0.1μm〜10μmとすることが好ましい。
There is no restriction | limiting in particular in the position, number, direction, etc. of the ditch | groove 22, What is necessary is just to have the volume which can escape the air which entered the recessed
図4は、本発明の別の実施形態の下型30を示す図である。下型30は、基材33の上に多孔質膜32を備えている。多孔質膜32は、溶融ガラス滴50の凹部51に入り込んだ空気を凹部51から逃がすためのバッファ空間として機能する。
FIG. 4 is a diagram showing a
多孔質膜32の、表面の算術平均粗さ(Ra)を1nm〜100nm、空隙率を20%〜50%とすることによって、空隙部への空気の流れが良好になって空気溜まりの残存を防止できると共に、ガラス成形体等の性能への影響を最小限に抑えることができる。ここで、算術平均粗さ(Ra)は、JIS B 0601:2001において定義される粗さパラメータである。
By setting the arithmetic average roughness (Ra) of the surface of the
算術平均粗さ(Ra)が1nmよりも小さいと空気が流れにくく空気溜まりが残存しやすい。逆に、算術平均粗さ(Ra)が100nmよりも大きいと、得られるガラス成形体の表面の算術平均粗さ(Ra)が大きくなり、光学性能等を悪化させる要因となる。また、空隙率が20%よりも小さいと凹部51に入り込んだ空気が逃げ切れず、空気溜まりが残存しやすい。空隙率が50%を超えると、得られるガラス成形体の表面の算術平均粗さ(Ra)が大きくなると共に、多孔質膜32が脆くなって耐久性に問題が生じる。
When the arithmetic average roughness (Ra) is smaller than 1 nm, air hardly flows and an air pocket tends to remain. On the other hand, when the arithmetic average roughness (Ra) is larger than 100 nm, the arithmetic average roughness (Ra) of the surface of the obtained glass molded article is increased, which becomes a factor of deteriorating optical performance and the like. On the other hand, if the porosity is less than 20%, the air that has entered the
多孔質膜32は、凹部51に入り込んだ空気を逃がすことができればよく、必ずしも受け面31に全面に設ける必要はない。例えば、図4に示した下型30のように受け面31の周辺部34の傾きが大きい場合には、加圧成形の際の剪断応力によって溶融ガラス滴との融着が発生しやすくなる場合があることから、周辺部34には多孔質膜32を設けない方が好ましい。
The
図5は、多孔質膜32の作製方法の1例を示す図である。図5(a)に示すように、予め基材33に膜35を形成しておき、微細な凸部36を有するマザー型37を膜35に押しつけることにより、膜35に微細な凹部が転写され、図5(b)に示すような多孔質膜32が形成される(ナノインデンテーション法)。多孔質膜32は、このような方法の他、基材に形成した膜をエッチング液で処理する方法や、陽極酸化による成膜などの手法を用いて作製することもできる。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a method for producing the
このように、本発明の下型は、溶融ガラス滴50の凹部51に入り込んだ空気を逃がすためのバッファ空間を備えているため、下型の表面をエッチング等によって粗面化しておく必要はない。そのため、下型の材料は、粗面化の容易性や、粗面化した場合の耐久性等を考慮することなく選択することができる。
Thus, since the lower mold | type of this invention is equipped with the buffer space for escaping the air which entered the recessed
従って、下型の材料は特に制限されず、成形金型の材料として公知の材料の中から、条件に応じて適宜選択して用いることができる。好ましく用いることができる材料として、例えば、各種耐熱合金(ステンレス等)、炭化タングステンを主成分とする超硬材料、各種セラミックス(炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等)、カーボンを含んだ複合材料等が挙げられる。 Therefore, the material for the lower mold is not particularly limited, and can be appropriately selected from materials known as molding mold materials according to conditions. Examples of materials that can be preferably used include, for example, various heat-resistant alloys (such as stainless steel), super hard materials mainly composed of tungsten carbide, various ceramics (such as silicon carbide, silicon nitride, and aluminum nitride), and composite materials containing carbon. Is mentioned.
また、下型の耐久性向上や溶融ガラス滴との融着防止などのために、受け面の上に被覆層を設けておくことも好ましい。被覆層の材料も特に制限はなく、例えば、種々の金属(クロム、アルミニウム、チタン等)、窒化物(窒化クロム、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化硼素等)、酸化物(酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化チタン等)等を用いることができる。 It is also preferable to provide a coating layer on the receiving surface in order to improve the durability of the lower mold and prevent fusion with molten glass droplets. The material of the coating layer is not particularly limited. For example, various metals (chromium, aluminum, titanium, etc.), nitrides (chromium nitride, aluminum nitride, titanium nitride, boron nitride, etc.), oxides (chromium oxide, aluminum oxide, Titanium oxide or the like) can be used.
中でも、クロム、アルミニウム、及びチタンのうち少なくとも1つの元素を含むことが特に好ましい。これらの元素を含んだ膜は、大気中での加熱によって表面が酸化し、安定な酸化物の層が形成されるという特徴がある。クロム、アルミニウム、チタンの酸化物は、いずれも標準生成自由エネルギー(標準生成ギブスエネルギー)が小さく、非常に安定であるため、高温の溶融ガラス滴と接触しても容易に反応することがないという大きな利点を有している。 Among these, it is particularly preferable that at least one element of chromium, aluminum, and titanium is included. A film containing these elements is characterized in that the surface is oxidized by heating in the atmosphere and a stable oxide layer is formed. Chromium, aluminum, and titanium oxides all have low standard generation free energy (standard generation Gibbs energy) and are very stable, so they do not react easily even when they come into contact with hot molten glass droplets. Has great advantages.
被覆層の成膜方法にも制限はなく、公知の成膜方法の中から適宜選択して用いればよい。例えば、真空蒸着、スパッタ、CVD等が挙げられる。 The method for forming the coating layer is not limited and may be appropriately selected from known film forming methods. For example, vacuum deposition, sputtering, CVD, etc. are mentioned.
(ガラスゴブの製造方法)
本発明のガラスゴブの製造方法について図6〜図8を参照しながら説明する。図6は、ガラスゴブの製造方法の1例を示すフローチャートである。また、図7、図8は本実施形態におけるガラスゴブの製造方法を説明するための模式図である。図7は下型に溶融ガラス滴を滴下させる工程(S22)における状態を、図8は、滴下した溶融ガラス滴を下型の上で冷却・固化する工程(S23)における状態を、それぞれ示している。
(Glass gob manufacturing method)
The manufacturing method of the glass gob of this invention is demonstrated referring FIGS. 6-8. FIG. 6 is a flowchart showing an example of a glass gob manufacturing method. 7 and 8 are schematic views for explaining the glass gob manufacturing method in the present embodiment. FIG. 7 shows the state in the step (S22) of dropping the molten glass droplet on the lower die, and FIG. 8 shows the state in the step (S23) of cooling and solidifying the dropped molten glass droplet on the lower die. Yes.
図7及び図8に示す下型10は、受け面11の中央部に、溶融ガラス滴50の凹部に入り込んだ空気を逃がすためのバッファ空間として、孔12が設けられている。
The
また、下型10は、図示しない加熱手段によって所定温度に加熱できるように構成されている。加熱手段は、公知の加熱手段を適宜選択して用いることができる。例えば、下型10の内部に埋め込んで使用するカートリッジヒーターや、下型10の外側に接触させて使用するシート状のヒーター、赤外線加熱装置、高周波誘導加熱装置等を用いることができる。
Moreover, the lower mold |
以下、図6に示すフローチャートに従い、順を追って各工程について説明する。 Hereinafter, each step will be described in order according to the flowchart shown in FIG.
先ず、下型10を予め所定温度に加熱しておく(工程S21)。下型10の温度が低すぎると、ガラスゴブの下面(下型10との接触面)に大きなしわが発生したり、急速に冷却されることによってワレやカンが発生する場合がある。逆に、必要以上に温度を高くしすぎると、ガラスと下型10との間に融着が発生したり、成形金型の寿命が短くなるおそれがあるばかりか、ガラスと下型10が密着することでガラスゴブに空気溜まりが残ってしまう場合もある。実際には、ガラスの種類や、形状、大きさ、成形金型の材質、大きさ、ヒーターや温度センサーの位置等種々の条件によって適正な温度が異なるため、実験的に適正な温度を求めておくことが好ましい。通常は、ガラスのTg(ガラス転移温度)−100℃からTg+100℃程度の温度に設定することが好ましい。
First, the
次に、下型10に溶融ガラス滴50を滴下させる(工程S22)。下型10の上方に設けられた溶融槽62は図示しないヒーターによって加熱され、内部に溶融状態のガラス61が貯留されている。溶融槽62の下部にはノズル63が設けられており、溶融状態のガラス61が自重によってノズル63の内部に設けられた流路を通過し、表面張力によって先端部に溜まる。ノズル63の先端部に一定質量の溶融ガラスが溜まると、ノズル63の先端部から自然に分離し、一定質量の溶融ガラス滴50が下方に滴下される(図7参照)。
Next, the
一般的には、滴下する溶融ガラス滴50の質量はノズル63の先端部の外径によって調整可能であり、ガラスの種類等によるが、0.1gから2g程度の溶融ガラス滴を滴下させることができる。また、ノズル63の内径、長さ、加熱温度などによってガラス滴の滴下間隔を調整することができる。従って、これらの条件を適切に設定することで、所望の質量の溶融ガラス滴を所望の間隔で滴下させることが可能である。
In general, the mass of the
使用できるガラスの種類に特に制限はなく、公知のガラスを用途に応じて選択して用いることができる。例えば、ホウケイ酸塩ガラス、ケイ酸塩ガラス、リン酸ガラス、ランタン系ガラス等の光学ガラスが挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular in the kind of glass which can be used, A well-known glass can be selected and used according to a use. Examples thereof include optical glasses such as borosilicate glass, silicate glass, phosphate glass, and lanthanum glass.
更に、溶融ガラス滴をノズルから下型に直接滴下させるのではなく、ノズルから滴下させた溶融ガラス滴を貫通細孔を設けた部材に衝突させ、衝突した溶融ガラス滴の一部を微小滴として貫通細孔を通過させて下型に滴下させてもよい。それにより、更に微小なガラスゴブの製造が可能となる。この方法は、特開2002−154834号公報に詳細に記載されている。 Further, instead of dropping the molten glass droplet directly from the nozzle to the lower mold, the molten glass droplet dropped from the nozzle is collided with a member provided with a through-hole, and a part of the collided molten glass droplet is formed as a micro droplet. You may make it pass through a through-hole and it is dripped at a lower mold | type. Thereby, it becomes possible to manufacture a finer glass gob. This method is described in detail in JP-A No. 2002-154834.
次に、滴下した溶融ガラス滴50を、下型10の上で冷却・固化する(工程S23)(図8参照)。下型10の上で所定時間放置することによって、溶融ガラス滴50は下型10や周囲の空気への放熱によって冷却され、固化する。下型10の受け面11の中央部に孔12が設けられているため、固化したガラスゴブ54に空気溜まりは発生しない。
Next, the dropped
その後、固化したガラスゴブ54を回収し(工程S24)、ガラスゴブの製造が完成する。ガラスゴブ54の回収は、例えば、真空吸着を利用した公知の回収装置等を用いて行うことができる。更に引き続いてガラスゴブの製造を行う場合は、工程S22以降の工程を繰り返せばよい。
Thereafter, the solidified
なお、本実施形態の製造方法により製造されたガラスゴブは、リヒートプレス法による各種精密光学素子の製造に用いるガラスプリフォームとして使用することができる。 In addition, the glass gob manufactured by the manufacturing method of this embodiment can be used as a glass preform used for manufacturing various precision optical elements by a reheat press method.
(ガラス成形体の製造方法)
本発明のガラス成形体の製造方法について図9〜図11を参照しながら説明する。図9は、ガラス成形体の製造方法の1例を示すフローチャートである。また、図10、図11は本実施形態におけるガラス成形体の製造方法を説明するための模式図である。図10は下型に溶融ガラス滴を滴下する工程(S33)における状態を、図11は、滴下した溶融ガラス滴を下型と上型とで加圧する工程(S35)における状態を、それぞれ示している。
(Manufacturing method of glass molding)
The manufacturing method of the glass forming body of this invention is demonstrated referring FIGS. 9-11. FIG. 9 is a flowchart showing an example of a method for producing a glass molded body. FIG. 10 and FIG. 11 are schematic views for explaining a method for producing a glass molded body in the present embodiment. FIG. 10 shows the state in the step (S33) of dropping the molten glass droplet on the lower mold, and FIG. 11 shows the state in the step (S35) of pressurizing the dropped molten glass droplet with the lower mold and the upper mold. Yes.
下型10は、図7〜図8で説明した物と同じである。上型60は、下型10と同様の材質からなり、溶融ガラス滴50を加圧するための成形面64を有している。但し、下型10とは異なり、成形面64に孔を設ける必要はない。
The
下型10は、図示しない駆動手段により、ノズル63の下方で溶融ガラス滴50を受けるための位置(滴下位置P1)と、上型60と対向して溶融ガラス滴50を加圧するための位置(加圧位置P2)との間で移動可能に構成されている。また上型60は、図示しない駆動手段により、下型10との間で溶融ガラス滴を加圧する方向(図の上下方向)に移動可能に構成されている。
The
以下、図9に示すフローチャートに従い、順を追って各工程について説明する。 Hereinafter, each step will be described in order according to the flowchart shown in FIG.
先ず、下型10及び上型60を予め所定温度に加熱しておく(工程S31)。下型10及び上型60は、図示しない加熱手段によって所定温度に加熱できるように構成されている。下型10と上型60とをそれぞれ独立して温度制御することができる構成とすることが好ましい。所定温度とは、上述のガラスゴブの製造方法における工程S21の場合と同様であり、加圧成形によってガラス成形体に良好な転写面を形成できる温度を適宜選択すればよい。下型10と上型60の加熱温度は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
First, the
次に、下型10を滴下位置P1に移動し(工程S32)、ノズル63から溶融ガラス滴50を滴下させる(工程S33)(図10参照)。溶融ガラス滴50を滴下させる際の条件等については、上述のガラスゴブの製造方法における工程S22の場合と同様である。
Next, the lower mold |
次に、下型10を加圧位置P2に移動し(工程S34)、上型60を下方に移動して、下型10と上型60とで溶融ガラス滴50を加圧する(工程S35)(図11参照)。
Next, the
溶融ガラス滴50は、加圧されている間に下型10や上型60との接触面からの放熱によって冷却し、固化する。加圧を解除してもガラス成形体に形成された転写面の形状が崩れない温度にまで冷却された後、加圧を解除する。ガラスの種類や、ガラス成形体の大きさや形状、必要な精度等によるが、通常はガラスのTg近傍の温度まで冷却されていればよい。
The
溶融ガラス滴50を加圧するために負荷する荷重は、常に一定であってもよいし、時間的に変化させてもよい。負荷する荷重の大きさは、製造するガラス成形体のサイズ等に応じて適宜設定すればよい。また、上型60を上下移動させる駆動手段に特に制限はなく、エアシリンダ、油圧シリンダ、サーボモータを用いた電動シリンダ等の公知の駆動手段を適宜選択して用いることができる。
The load applied to press the
その後、上型60を上方に移動して退避させ、固化したガラス成形体55を回収し(工程S36)、ガラス成形体の製造が完成する。下型10の受け面11の中央部に孔12が設けられているため、得られたガラス成形体55に空気溜まりは発生しない。その後、引き続いてガラス成形体の製造を行う場合は、下型10を再び滴下位置P1に移動し(工程S32)、以降の工程を繰り返せばよい。
Thereafter, the
なお、本発明のガラス成形体の製造方法は、ここで説明した以外の別の工程を含んでいてもよい。例えば、ガラス成形体を回収する前にガラス成形体の形状を検査する工程や、ガラス成形体を回収した後に下型10や上型60をクリーニングする工程等を設けてもよい。
In addition, the manufacturing method of the glass forming body of this invention may include another process other than having demonstrated here. For example, a step of inspecting the shape of the glass molded body before collecting the glass molded body, a step of cleaning the
本発明の製造方法により製造されたガラス成形体は、デジタルカメラ等の撮像レンズ、DVD等の光ピックアップレンズ、光通信用のカップリングレンズ等の各種光学素子として用いることができる。また、ガラス成形体を再度加熱してリヒートプレス法により加圧成形することにより各種光学素子を製造することもできる。 The glass molded body manufactured by the manufacturing method of the present invention can be used as various optical elements such as an imaging lens such as a digital camera, an optical pickup lens such as a DVD, and a coupling lens for optical communication. Moreover, various optical elements can also be manufactured by heating a glass molded object again and pressure-molding by a reheat press method.
10、20、30 下型
11、21、31 受け面
12 孔
22 凹溝
32 多孔質膜
50 溶融ガラス滴
51 凹部
54 ガラスゴブ
55 ガラス成形体
60 上型
63 ノズル
P1 滴下位置
P2 加圧位置
10, 20, 30
Claims (6)
前記受け面との衝突によって形成される前記溶融ガラス滴の凹部に入り込んだ空気を該凹部から逃がすためのバッファ空間を備えていることを特徴とする下型。 In the lower mold having a receiving surface for receiving molten glass droplets dripping from above,
The lower mold | type provided with the buffer space for releasing the air which entered into the recessed part of the said molten glass droplet formed by the collision with the said receiving surface from this recessed part.
前記多孔質膜は、表面の算術平均粗さ(Ra)が1nm〜100nm、空隙率が20%〜50%であることを特徴とする請求項1に記載の下型。 The buffer space is a porous film formed on the receiving surface,
The lower mold according to claim 1, wherein the porous film has an arithmetic average roughness (Ra) of 1 nm to 100 nm and a porosity of 20% to 50%.
滴下した前記溶融ガラス滴を前記下型の上で冷却固化する工程と、を有するガラスゴブの製造方法において、
前記下型は、請求項1乃至4の何れか1項に記載の下型であることを特徴とするガラスゴブの製造方法。 Dropping molten glass droplets on the lower mold; and
A step of cooling and solidifying the molten glass droplet dropped on the lower mold,
The method for manufacturing a glass gob, wherein the lower mold is the lower mold according to any one of claims 1 to 4.
滴下した前記溶融ガラス滴を、前記下型及び前記下型に対向する上型により加圧成形する工程と、を有するガラス成形体の製造方法において、
前記下型は、請求項1乃至4の何れか1項に記載の下型であることを特徴とするガラス成形体の製造方法。 Dropping molten glass droplets on the lower mold; and
In the method for producing a glass molded body, the step of pressure-molding the dropped molten glass droplets with the lower mold and the upper mold facing the lower mold,
The method for producing a glass molded body, wherein the lower mold is the lower mold according to any one of claims 1 to 4.
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