JP2009274898A - Method for manufacturing molding mold and preform for precision press molding and method for manufacturing optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は精密プレス成形用プリフォームを成形するための成形型、前記型を使用したプリフォームの製造方法ならびに光学素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a mold for molding a precision press-molding preform, a method for manufacturing a preform using the mold, and a method for manufacturing an optical element.
光学ガラス製のプリフォームを加熱し、プレス成形して型の成形面の形状をガラスに精密に転写し、非球面レンズなどの光学素子を生産する方法として精密プレス成形法（モールドプレス法ともいう。）が知られている。レンズなどの光学素子は、回転対称形状を有するため、プリフォームの形状も回転対称形状とし、対称軸方向からプリフォームをプレスしてプレス成形型内にガラスを均等に押し広げる。特許文献１、２には、このようなプリフォームと精密プレス成形法による光学素子の製造方法の一例が記載されている。
A precision press molding method (also called a mold press method) is a method for producing optical elements such as aspherical lenses by heating an optical glass preform and press molding to precisely transfer the shape of the molding surface of the mold onto the glass. .)It has been known. Since optical elements such as lenses have a rotationally symmetric shape, the shape of the preform is also rotationally symmetric, and the preform is pressed from the direction of the symmetric axis to uniformly spread the glass into the press mold.
近年、凹メニスカスレンズ、両凹レンズ、平凹レンズなどの少なくとも一方の光学機能面が凹形状のレンズの需要が高まっている。特許文献３および４は、こうした一方または両方の光学機能面が凹形状のレンズの製造方法について開示する。特許文献３には、第１の型部材と第２の型部材とからなる一対の成形型を用いて、加熱下でガラスをプレス成形することによりメニスカス状の光学素子を製造する方法が記載されている。この方法は、光学素子成形用ガラス素材として、平面部を鏡面とした円柱状ガラスを、１０3Ｐａ以下の雰囲気で、前記ガラスの屈伏点以上の温度に加熱し、自重変形により、片面が凸形状、他面が凹形状になるように、熱変形させたものを用いることを特徴とする。特許文献４には、互いに対向する第１の型と第２の型とからなる一対の成形用型を用いて、ガラス素材を加熱下でプレス成形する光学素子の成形法が記載され、前記ガラス素材は、直径の異なる円柱状のガラス素材を２ヶ以上、前記両型の間で、重ねられて、プレス成形されることを特徴とする。
In recent years, there has been an increasing demand for lenses having a concave shape on at least one optical functional surface such as a concave meniscus lens, a biconcave lens, and a planoconcave lens.
また、上記形状のプリフォームとは異なるが、軟化状態のガラス塊をプレス面を多孔質体で作った上下型を用い、多孔質体の成形面からガスを噴出してプリフォームをプレス成形する方法が特許文献５に記載されている。同文献に記載の方法ではプレス成形時、成形面の中央にガスが溜まる問題を解決するため、多孔質体の気孔率を場所ごとに変え、ガス溜まりを生じにくくする工夫がなされている。 Although different from the above-mentioned preform, the upper and lower molds in which the softened glass lump is made of a porous body with a press surface are used, and the preform is press-molded by ejecting gas from the molding surface of the porous body. A method is described in US Pat. In the method described in this document, in order to solve the problem of gas accumulation in the center of the molding surface during press molding, a device is devised to change the porosity of the porous body for each place so that gas accumulation is less likely to occur.
さらに、特許文献６にも多孔質体の成形面からガスを噴出してプリフォームをプレス成形する方法が記載されている。同文献に記載の方法もプレス成形時のガス溜まりを防ぐため、多孔質体成形面の中央に孔を設けて、この孔からガスを排気する工夫がなされている。
凹メニスカスレンズ、両凹レンズ、平凹レンズなどの少なくとも一方の光学機能面が凹形状のレンズの需要が高まっていることは、前述のとおりである。このようなレンズを精密プレス成形法で作製する場合、レンズの形状に対応してプリフォームの一部を凹面や平面にすることが望まれる。 As described above, there is an increasing demand for lenses having at least one optical function surface such as a concave meniscus lens, a biconcave lens, and a plano-concave lens. When such a lens is manufactured by a precision press molding method, it is desired that a part of the preform is concave or flat according to the shape of the lens.
軟化状態のガラス塊を成形してこうした形状のプリフォームを作ることができれば、研磨加工でプリフォームを作る場合に比べて生産性を飛躍的に向上させることができる。 If a preform having such a shape can be formed by molding a softened glass lump, productivity can be dramatically improved as compared with the case where a preform is formed by polishing.
特許文献５、６に記載の方法で、凹面や平面を有するプリフォームを成形する場合、特許文献５の方法では、気孔率の異なる多孔質体を組み合わせて成形型を構成しなければならず、型作製に手間とコストがかかってしまう。
In the case of molding a preform having a concave surface or a flat surface by the methods described in
特許文献６に記載の方法では、多孔質体の中央に貫通孔を設け、プレスを行うタイミングで貫通孔からガスを排気しなければならない。そのため、複雑な動作を行う装置が必要になるし、排気量、タイミングが最適範囲から外れると排気口にガラスが入り込むなどして良品を生産できなくなる。すなわち、安定して良品を生産することが難しい。
In the method described in
いずれにしても、比較的簡単な方法で安定してプリフォームを成形することが難しい。 In any case, it is difficult to stably form a preform by a relatively simple method.
本発明はこうした課題を解決するためになされたものであり、各種形状のレンズなど、ガラス製の光学素子を精密プレス成形により製造する際に好適なプリフォームを軟化状態のガラスから安定に成形することができる精密プレス成形用プリフォームの製造方法、前記プリフォームの製造に好適な成形型、ならびに前記プリフォームを精密プレス成形して光学素子を製造する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve these problems, and stably molds preforms suitable for manufacturing glass optical elements such as lenses of various shapes by precision press molding from softened glass. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a precision press-molding preform, a mold suitable for manufacturing the preform, and a method for manufacturing an optical element by precision press-molding the preform.
上記課題を解決する本発明は以下のとおりである。
［１］
ガラス塊を収容するガラス塊収容部を有し、前記収容部の底部が多孔質体で構成された、軟化状態のガラスを成形するための成形型において、
前記多孔質体は、一の面が前記軟化状態のガラスを風圧によって浮上させながら成形するための成形面であり、前記成形面の背面側に前記風圧を生じさせるガスを多孔質体に導入する面を有し、
前記ガス導入面は、前記成形面中央部に対応する部分に凹部を有し、かつ前記凹部表面の少なくとも一部は気孔率がその他のガス導入面より低いことを特徴とする成形型。
［２］
ガラス塊収容部内に底部を囲む側壁部を備え、前記底部と側壁部の間に底部を構成する多孔質体から噴出するガスを前記収容部の外に排気するガス排気路が設けられている［１］に記載の成形型。
［３］
ガラス塊収容部内に底部を囲む側壁を備え、前記側壁にガラス塊成形部の底部から開口部に延びる溝が設けられている［１］に記載の成形型。
［４］
熔融ガラスから熔融ガラス塊を分離し、成形型上で該ガラス塊を精密プレス成形用プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法において、
［１］〜［３］のいずれかに記載の成形型を用い、前記多孔質体の成形面上に熔融ガラス塊を供給するとともに、該成形型の成形面からガスを噴出してガラス塊を浮上することを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
［５］
成形型上のガラス塊をプレス成形する［４］に記載の精密プレス成形用プリフォームの製造方法。
［６］
精密プレス成形用プリフォームを加熱して、精密プレス成形型を用いて精密プレス成形する光学素子の製造方法において、
［４］または［５］に記載の方法で製造したプリフォームを加熱して精密プレス成形する光学素子の製造方法。
［７］
前記プリフォームを精密プレス成形型に導入して、該プリフォームと精密プレス成形型を一緒に加熱して精密プレス成形する［６］に記載の光学素子の製造方法。
［８］
予熱したプリフォームを精密プレス成形型に導入し、精密プレス成形する［６］に記載の光学素子の製造方法。
［９］
メニスカスレンズまたは両凹レンズを精密プレス成形により作製する［６］〜［８］のいずれかに記載の光学素子の製造方法。
The present invention for solving the above problems is as follows.
[1]
In a molding die for molding glass in a softened state, having a glass lump accommodating portion for accommodating a glass lump, wherein the bottom of the accommodating portion is composed of a porous body,
The porous body is a molding surface on which one surface is molded while the softened glass is floated by wind pressure, and a gas that generates the wind pressure on the back side of the molding surface is introduced into the porous body. Has a surface,
The molding die characterized in that the gas introduction surface has a recess in a portion corresponding to the central portion of the molding surface, and at least a part of the surface of the recess has a lower porosity than other gas introduction surfaces.
[2]
A side wall portion surrounding the bottom portion is provided in the glass lump housing portion, and a gas exhaust passage is provided between the bottom portion and the side wall portion for exhausting gas ejected from a porous body constituting the bottom portion to the outside of the housing portion. 1].
[3]
The molding die according to [1], wherein a side wall surrounding the bottom is provided in the glass lump housing part, and a groove extending from the bottom of the glass lump forming part to the opening is provided on the side wall.
[4]
In a method for producing a precision press-molding preform, in which a molten glass lump is separated from the molten glass, and the glass lump is molded into a precision press-molding preform on a mold.
Using the mold according to any one of [1] to [3], a molten glass lump is supplied onto the molding surface of the porous body, and a gas is blown from the molding surface of the mold to form a glass lump. A method for producing a precision press-molding preform, characterized by floating.
[5]
The method for producing a precision press-molding preform as described in [4], wherein the glass lump on the mold is press-molded.
[6]
In a method for manufacturing an optical element that heats a precision press molding preform and performs precision press molding using a precision press mold,
A method for producing an optical element, wherein the preform produced by the method according to [4] or [5] is heated to perform precision press molding.
[7]
The optical element manufacturing method according to [6], wherein the preform is introduced into a precision press mold, and the preform and the precision press mold are heated together to perform precision press molding.
[8]
The method for producing an optical element according to [6], wherein the preheated preform is introduced into a precision press mold and precision press molding is performed.
[9]
The method for producing an optical element according to any one of [6] to [8], wherein a meniscus lens or a biconcave lens is produced by precision press molding.
本発明によれば、各種形状のレンズなど、ガラス製の光学素子を精密プレス成形により製造する際に好適なプリフォームを軟化状態のガラスから安定に成形することができる精密プレス成形用プリフォームの製造方法、前記プリフォームの製造に好適な成形型、ならびに前記プリフォームを精密プレス成形して光学素子を製造する方法を提供することができる。 According to the present invention, a precision press-molding preform capable of stably molding a preform suitable for manufacturing glass optical elements such as lenses of various shapes by precision press molding from softened glass. A manufacturing method, a mold suitable for manufacturing the preform, and a method for manufacturing an optical element by precision press molding the preform can be provided.
［成形型］
本発明の成形型は、多孔質体を構成部材として含む、軟化状態のガラスを成形するための成形型である。この成形型は、
前記多孔質体が、一の面が前記軟化状態のガラスを風圧によって浮上させながら成形するための成形面であり、前記成形面の背面側に前記風圧を生じさせるガスを多孔質体に導入する面を有すること、さらに
前記ガス導入面は、前記成形面中央部に対応する部分に凹部を有し、かつ前記凹部表面の少なくとも一部は気孔率がその他のガス導入面より低いことを特徴とする。
[Molding mold]
The shaping | molding die of this invention is a shaping | molding die for shape | molding the glass of a softened state which contains a porous body as a structural member. This mold is
The porous body is a molding surface on which one surface is molded while the softened glass is floated by wind pressure, and a gas that generates the wind pressure on the back side of the molding surface is introduced into the porous body. The gas introduction surface has a recess in a portion corresponding to the central portion of the molding surface, and at least a part of the surface of the recess has a lower porosity than other gas introduction surfaces. To do.
ここで軟化状態のガラスとは、熔融ガラス、あるいは固化しているガラスを再加熱して軟化したガラスなどである。 Here, the glass in the softened state is a molten glass or a glass softened by reheating a solidified glass.
以下、図１に示す成形型の例をもとに本発明について説明する。図１は、本発明の成形型の平面図(上図)および平面図(上図)のA-O-Bの垂直断面図(下図)である。尚、図中の白抜きの矢印は、ガスの流れを示す。 Hereinafter, the present invention will be described based on the example of the mold shown in FIG. FIG. 1 is a plan view (upper view) and a vertical cross-sectional view (lower view) of A-O-B in the plan view (upper view) of the mold of the present invention. In addition, the white arrow in a figure shows the flow of gas.
成形型の本体１の上部にはガラス塊Ａを収容する凹部２があり、凹部２の底部は多孔質体３で構成されている。本発明の成形型における多孔質体３は、一の面が前記軟化状態のガラスを風圧によって浮上させながら成形するための成形面であり、成形面の背面側に前記風圧を生じさせるガスを多孔質体に導入する面を有する。成形面は、底部３−１の中央部であり、一方、ガス導入面は、３−２、３−４、および３−６である。
The upper part of the
本発明の成形型におけるガス導入面は、成形面の背面側の成形面中央部に対応する部分に凹部５を有する。ガス導入面は、ガス供給路（図示しない）から高圧ガスが供給される。多孔質体３の下面３−２は上記凹部５に接しており、側面３−３および上面の周辺部３−４は、多孔質体３および側壁部４を保持する本体１に密接に当接されている。
The gas introduction surface in the molding die of the present invention has a
さらに、凹部５表面の少なくとも一部は気孔率がその他のガス導入面より低い。具体的には、凹部５の底面３−６または底面３−６および側面３−７の表面の気孔率を、その他のガス導入面の気孔率よりも減少させるか、あるいはゼロとする。
Furthermore, at least a part of the surface of the
多孔質体の裏面に背圧を加えると、ガスは多孔質体の裏面から成形面に向かって一直線に流れるだけでなく、裏面から成形面に向かって広がりながら流れると考えられる。したがって、成形面中央部の裏面の気孔を塞いだだけでは成形面周辺部の裏面から多孔質体内に流れ込んだガスが回り込んで成形面中央部から噴出することがある。特に多孔質体の厚みが大きいと多孔質体内におけるガスの回り込みが大きく、成形面中央部のガス噴出量を選択的に意図したレベル、すなわち、プリフォームの形状精度を低下させるようなガス溜まりが成形面中央部とガラス塊下面の間にできないレベルにまで減少させにくくなる。特に多孔質体の厚みの増加に伴い、上記ガスの回り込みが大きくなる。ガスの回り込みを低減するには多孔質体を薄くすればよいが機械的強度が低下してしまう。 When back pressure is applied to the back surface of the porous body, the gas is considered to flow not only in a straight line from the back surface of the porous body toward the molding surface but also in a manner spreading from the back surface toward the molding surface. Therefore, the gas flowing into the porous body from the back surface of the peripheral portion of the molding surface may wrap around and be ejected from the central portion of the molding surface only by closing the pores on the back surface of the central portion of the molding surface. In particular, when the thickness of the porous body is large, the gas wraps around the porous body, and the gas ejection amount at the center of the molding surface is selectively intended, that is, there is a gas reservoir that reduces the shape accuracy of the preform. It becomes difficult to reduce to a level that cannot be between the center of the molding surface and the lower surface of the glass lump. In particular, as the thickness of the porous body increases, the wraparound of the gas increases. To reduce the gas wraparound, the porous body may be thinned, but the mechanical strength is lowered.
しかし、多孔質体内部の気孔率を変化させるのは、前述のように手間やコストがかかるほか、気孔率の異なる多孔質体を結合して成形面を作らなければならず、成形面に継ぎ目が生じてガラスに転写してしまう。成形面の気孔率を中央部で減少するには、成形面を研削するなどして気孔を潰すことになるが、こうした加工により成形面が荒れ、その面がガラスに転写してしまう。そこで、本発明では、凹部５を設けることで多孔質体の厚みを局所的に変えるとともにガラスに転写されることがない多孔質体の裏面の気孔率を部分的に変化させる。
However, changing the porosity inside the porous body is time-consuming and costly as described above, and it is necessary to create a molding surface by combining porous bodies having different porosity, and the seam is formed on the molding surface. Will be transferred to the glass. In order to reduce the porosity of the molding surface at the center, the pores are crushed by grinding the molding surface or the like, but the molding surface is roughened by such processing, and the surface is transferred to the glass. Therefore, in the present invention, the
成形面中央部の背面の気孔率を減少させる、あるいはゼロにしただけだと、成形面中央部のまわり、すなわち成形面周辺部の背面から進入したガスが多孔質体中を進むにつれて中央部へと回り込み、中央部から噴出する。このガスの回り込みは多孔質体の厚みが厚いほど顕著になり、薄いと減少する。多孔質体は中実体に比べると機械的強度が低く、全体の厚みを薄くすると十分な強度を得にくくなる。しかし、多孔質体を厚くすると上記のようにガスの回り込みが大きくなり、成形面中央部からのガス噴出量を選択的に減少させにくくなる。 If the porosity at the back of the center of the molding surface is decreased or made zero, the gas that has entered the center of the molding surface, that is, from the back of the periphery of the molding surface, goes to the center as it passes through the porous body. And then erupt from the center. This gas wrap-around becomes more prominent as the thickness of the porous body increases, and decreases as the thickness of the porous body decreases. The porous body has lower mechanical strength than the solid body, and it becomes difficult to obtain sufficient strength when the entire thickness is reduced. However, when the porous body is thickened, the gas wraps around as described above, and it becomes difficult to selectively reduce the amount of gas ejection from the center of the molding surface.
本発明は、ガラスに転写されることがない多孔質体の背面の気孔率を部分的に変化させるとともに、上記ガスの回り込みが多孔質体の厚みに影響すること、多孔質体の強度を維持するには、ガスの回り込みを低減した部分のみを薄くすればよいことに着目し、前記構成をとることによって、前述の問題を解消するものである。 The present invention partially changes the porosity of the back surface of the porous body that is not transferred to the glass, and the wraparound of the gas affects the thickness of the porous body, maintaining the strength of the porous body. In order to solve the above-mentioned problem, it is necessary to make only the part where the gas wraparound is reduced thinner.
多孔質体のガス導入面から導入されたガスは、多孔質体内を通過して成形面へ到達するが、成形面中央部の裏面に相当するガス導入面には、表面の少なくとも一部は気孔率がその他のガス導入面より低く、ゼロとすることもできる凹部５が設けられていることから、成形面中央部からのガス噴出量を周辺部に比べて選択的に減少させることができる。
Gas introduced from the gas introduction surface of the porous body passes through the porous body and reaches the molding surface. However, at least a part of the surface of the gas introduction surface corresponding to the back surface of the central portion of the molding surface is a pore. Since the
多孔質体の裏面側に加えるガス圧力を一律にする場合、成形面中央部からのガス噴出量を周辺部の噴出量に対してどの程度少なくするかは、成形面中央部の裏面の気孔をどの程度塞ぐか、多孔質体の周辺部の厚さに対し、多孔質体の中央部の厚さをどの程度薄くするかによって制御すればよく、各ケースにおいて実際に上記各条件を変更、調整しながらプリフォームの形状、表面の平滑性を評価して、形状、平滑性とも問題のない条件を定めて、その条件で生産を行うことができる。 When the gas pressure applied to the back side of the porous body is made uniform, how much the gas ejection amount from the central part of the molding surface is reduced relative to the ejection amount of the peripheral part is determined by the pores on the back surface of the central part of the molding surface. It is only necessary to control how much it is blocked by how much the thickness of the central part of the porous body is reduced relative to the thickness of the peripheral part of the porous body. In each case, the above conditions are actually changed and adjusted. On the other hand, it is possible to evaluate the shape of the preform and the smoothness of the surface, determine conditions that do not cause any problems in the shape and the smoothness, and perform production under those conditions.
より具体的には、中央部からのガス噴出量と周辺部からのガス噴出量の強度の比率は、多孔質体の厚さ（成形面とガス導入面との距離）と径（成形面の大きさに対応する）、多孔質体の細孔径や細孔密度、さらには、凹部５の寸法（開口径と深さ）、形状および気孔率を低減させる凹部５の内面（底部および側面の割合）と気孔率低減の程度によって変動する。
More specifically, the ratio of the strength of the gas ejection amount from the central portion to the gas ejection amount from the peripheral portion is the thickness of the porous body (distance between the molding surface and the gas introduction surface) and the diameter (of the molding surface). Corresponding to the size), the pore diameter and the pore density of the porous body, and the inner surface (the ratio of the bottom and side surfaces) of the
多孔質体の厚さ（成形面とガス導入面との距離）は、強度面、通気性、コストに配慮し、３〜１０ｍｍとすることが好ましく、３〜５ｍｍとすることがより好ましい。 The thickness of the porous body (distance between the molding surface and the gas introduction surface) is preferably 3 to 10 mm, more preferably 3 to 5 mm in consideration of strength, air permeability, and cost.
多孔質体の直径は、成形対象のプリフォームの外径、ガラス塊を安定して浮上させる観点から、７〜３０ｍｍとすることが好ましい。 The diameter of the porous body is preferably 7 to 30 mm from the viewpoint of stably floating the outer diameter of the preform to be molded and the glass lump.
多孔質体の気孔率は２３％から２４％程度、気孔径は１７〜２３μmとすることが、ガラス塊を安定した状態で浮上させるとともに、プレス成形を行う場合は、良好なプレス成形を行う上から好ましい。 When the porosity of the porous body is about 23% to 24% and the pore diameter is 17 to 23 μm, the glass lump is floated in a stable state, and when press forming is performed, good press forming is performed. To preferred.
さらに、凹部５の寸法（開口径と深さ）は、成形品の容量や成形を行なうガラスの種類、比重などによりその浮上状態にあわせ任意に設定し寸法を決定できる。
Further, the dimensions (opening diameter and depth) of the
凹部５の形状は、角柱状などがあり得るが、ガラスを受ける成形面3-1面が円形のため、浮上状態を安定なものにするためにも、加工が容易で安価な円筒状が良い。
The shape of the
気孔率を低減させる凹部５の内面（底部および側面の割合）は、機械加工を施した面とすることができる。
The inner surface (ratio of the bottom and side surfaces) of the
気孔率の低減の程度は、例えば、１００％〜１０％の範囲とすることができる。気孔率を１００％低減した面は、ガスに対する通気性を有さない。 The degree of reduction in porosity can be, for example, in the range of 100% to 10%. A surface with a porosity reduced by 100% does not have gas permeability.
一般に、多孔質体の表面を出す加工（気孔を潰さずに所要の表面形状に加工）は、放電加工で行われる。一方、多孔質体の表面の「目を潰す」加工は、機械加工にて行う。しかし、多孔質材の粒のレベルまでは旋盤で旋削できないため（もし出来ると粒の形は「雷おこし」のようにきれいな切断面となり気孔がのこる）、粒が潰れて粒と粒の間の気孔部分が埋まって潰された状態となり、その結果、表面が緻密な金属の様な平滑面になり「目潰し」となる。旋削加工以外に「目を潰す」方法としては、多孔質体表面を強圧する方法などがある。しかし、旋削加工、切削加工がより好ましい。 In general, the processing for processing the surface of the porous body (processing into a required surface shape without crushing the pores) is performed by electric discharge processing. On the other hand, the process of “closing the eyes” on the surface of the porous body is performed by machining. However, since it cannot be turned with a lathe to the level of the porous material grain (if it can, the shape of the grain becomes a clean cut surface like “Thunder Raising” and the pores remain), the grains collapse and the pores between the grains As a result, the portion is buried and crushed, and as a result, the surface becomes a smooth surface like a dense metal and becomes “blind”. In addition to turning, there is a method of crushing the surface of the porous body as a method of “crushing eyes”. However, turning and cutting are more preferable.
成形面は、当該面の形状をガラスに転写するための面であり、上記のように成形面からガスを噴出する場合、成形面とガラスの間に前記ガスの層が形成される。この場合でも、成形面の形状は上記ガス層を介してガラスに転写される。なお、この場合の形状の転写は、後述する精密プレス成形型の成形面の形状をガラスに転写するのに比べ、転写精度は低くても問題ない。 The molding surface is a surface for transferring the shape of the surface to the glass. When the gas is ejected from the molding surface as described above, a layer of the gas is formed between the molding surface and the glass. Even in this case, the shape of the molding surface is transferred to the glass through the gas layer. In this case, there is no problem even if the transfer accuracy is low compared to transferring the shape of the molding surface of the precision press mold described later to glass.
成形面の周辺領域から噴出したガスは、成形面の周辺から抜けやすい。しかし、成形面の中央部で噴出したガスは、成形面の周囲から抜けにくく、成形面とガラスの間に局所的にガスが溜まって成形面の形状がガラスに転写されなくなってしまう。こうした問題を本発明は比較的簡易な手段により解消する。 The gas ejected from the peripheral area of the molding surface tends to escape from the periphery of the molding surface. However, the gas ejected at the center of the molding surface is difficult to escape from the periphery of the molding surface, and the gas accumulates locally between the molding surface and the glass, and the shape of the molding surface is not transferred to the glass. The present invention solves these problems by relatively simple means.
本発明の成形型は、ガラス塊を収容するガラス塊収容部を有し、前記収容部の底部が背面に凹部を備えた多孔質体で構成された成形型である。図１に示す成形型は、まさにこの態様である。多孔質体の成形面側の形状はプリフォームの形状に転写されるため、プリフォームの形状にあわせて決めざるを得ないが、多孔質体の背面側の形状は上記制限がないため、ガス噴出量の分布を制御するために形状を選択することができる。本態様では前記背面に凹部を形成し、凹部を形成した部分で多孔質体が薄くなるようにしてガスの回り込みを減らす。したがって、凹部を形成する部分は成形面のガス噴出量を減少させた領域の背面とすることが望ましい。 The shaping | molding die of this invention has a glass lump accommodating part which accommodates a glass lump, and is a shaping | molding die comprised with the porous body which provided the recessed part in the back surface of the said accommodating part. The mold shown in FIG. 1 is exactly this mode. Since the shape on the molding surface side of the porous body is transferred to the shape of the preform, it must be determined according to the shape of the preform, but the shape on the back side of the porous body is not limited to the above, A shape can be selected to control the distribution of the ejection volume. In this embodiment, a concave portion is formed on the back surface, and the porous body is thinned at the portion where the concave portion is formed, thereby reducing gas wraparound. Therefore, it is desirable that the portion where the concave portion is formed is the back surface of the region where the gas ejection amount of the molding surface is reduced.
さらに、本発明の好ましい態様は、ガラス塊収容部内に底部を囲む側壁部を備え、前記底部と側壁部の間に底部を構成する多孔質体から噴出するガスを前記収容部の外に排気するガス排気路が設けられている成形型である。この点をさらに、図１に基づいて説明する。 Furthermore, the preferable aspect of this invention is provided with the side wall part which surrounds a bottom part in a glass lump accommodating part, and exhausts the gas which ejects from the porous body which comprises a bottom part between the said bottom part and a side wall part out of the said accommodating part. This is a mold provided with a gas exhaust passage. This point will be further described with reference to FIG.
凹部２は、筒状の側壁部４を備え、側壁部４は、底部３−１の成形面上方の空間の周囲を囲み、かつ凹部２の側面との間の少なくとも一部に隙間７を有する。側壁部４の内側がガラス塊Ａを収容し、成形するスペースとなる。側壁部４の内周面４−１は、例えば、円筒形状または裁頭円錐の側面形状（上方に行くにつれて内径が増加、すなわち上開き形状）とすることができる。また、側壁部４の外周面と本体１の間には、下図では図示しないスペーサにより隙間７を有する。図１の態様では、上図から分かるように、側壁部４は外周面に、セレーションを有し、このセレーションにより成形される上下方向の貫通路が隙間７を形成する。
The
凹部２の底部３−１は、側壁部４の下方の末端との間の少なくとも一部に隙間６を有する。図１の下図（Ａ−Ｂ断面）では、描かれている底部３−１と側壁部４との間には、両方とも隙間６が存在するが、Ａ−Ｂ断面以外の部分には、底部３−１と側壁部４の下方の末端との間にスペーサ（例えば、側壁部４の下末端から延びる突起部）が設けられ、スペーサと底部３−１との間に隙間がなく直接接触している。但し、凹部２（本体１）の内面を裁頭円錐の側面形状とし、側壁部４の外面も凹部２の内面に対応する裁頭円錐の側面形状とすれば、前記スペーサがなくても、隙間６を設けた状態で、側壁部４を凹部２（本体１）の内部に保持することもできる。
The bottom 3-1 of the
上記ガスクッションの厚みを均一に近づける上からは、隙間６を全周にわたり均等に配置することが望ましく、隙間７も全周にわたり均等に配置することが望ましい。図示しない多孔質体と側壁部の間のスペーサ、本体１と側壁部の間のスペーサは、全周に沿って等間隔に配置することがガスの排出を軸対称にし、ガスクッションの厚さを均等に近づける上から好ましい。
In order to make the thickness of the gas cushion uniform, it is desirable to arrange the
こうした構造の成形型では、ガラス塊の量を所定量以上とすれば、ガラス塊側面を全周にわたって側壁部内周面により精密に規制することができる。すなわち、ガスクッションを介してガラス塊側面を規制するのとは異なり、ガラス塊の外径を精度よく成形することができる。 In the mold having such a structure, when the amount of the glass lump is set to a predetermined amount or more, the side surface of the glass lump can be precisely regulated by the inner peripheral surface of the side wall portion over the entire circumference. That is, unlike the regulation of the glass lump side surface via the gas cushion, the outer diameter of the glass lump can be accurately formed.
側壁部内周面を前述のように円筒形状もしくは裁頭円錐の側面形状など上開き形状にすることで、成形後にガラスを上方に持ち上げて側壁部から円滑に抜き取りやすくすることができる。例えば、側壁部は、ステンレス製とすることができ、表面にメッキを施したものであることが好ましい。特に、側壁部内周面にクロムメッキ等のメッキを施すことで、高温のガラスとの融着を防ぐことができ、好ましい。さらに、こうしたメッキは融着の防止だけでなく、成形したガラスをスムーズに取り出す上からも有効である。 By making the inner peripheral surface of the side wall part into an open shape such as a cylindrical shape or a side surface shape of a truncated cone as described above, the glass can be lifted upward after molding to facilitate smooth extraction from the side wall part. For example, the side wall portion can be made of stainless steel, and the surface is preferably plated. In particular, it is preferable to perform plating such as chrome plating on the inner peripheral surface of the side wall portion because fusion with high-temperature glass can be prevented. Furthermore, such plating is effective not only for preventing fusion but also for smoothly taking out the molded glass.
側壁部４と凹部２の側面との間の隙間７および凹部底部と側壁部の一方の末端との間の隙間６は、多孔質体３の上面（凹部底部３−１）が有するガス噴出口より噴出する噴出ガスを凹部外へ導くガス排出路として機能する。
A
多孔質体３のガス導入面に高圧ガスを供給すると底部（成形面）３−１より前記ガスが噴出するが、この状態で底部（成形面）３−１上の側壁部４で囲まれた空間に軟化状態のガラス塊を供給すると、ガラス塊は自重により変形し、ガラス塊Ａの側面が側壁部内周面に密着し、多孔質体から噴出するガスは、底部３−１の成形面とガラス塊Ａの間にガスクッションを形成しつつ、隙間６から隙間７を通って凹部２の外へ排出する。このように隙間６、７は多孔質体から噴出したガスの排出路として機能する。
When high-pressure gas is supplied to the gas introduction surface of the
このようにして多孔質体から噴出するガスによりガラス塊に上向きの風圧が加わり、ガラス塊が浮上して、多孔質体と非接触の状態で成形される。高温のガラス塊が成形型に直接接触すると、型との接触部分が局部的に急冷されてガラス表面にシワが生じる。上記のようにガラス塊を浮上させて高温のガラスが型に実質的に接触しないようにすれば、シワのない滑らかな表面のプリフォームを成形することができる。ガラス塊の下面は多孔質体の成形面と継続的に接触することはないが、上記ガスクッションが均一な厚みになるように、噴出ガスの流量等を調整すれば、成形面の形状がガラス塊下面に転写成形される。したがって、目的とするガラス塊の下面形状の反転形状に成形面を加工することで、所望形状の下面を有するガラスを成形することができる。図1の成形型の成形面は凸面であり、この成形型を用いると下面形状が凹面のプリフォームを成形することができる。 In this way, an upward wind pressure is applied to the glass lump by the gas ejected from the porous body, the glass lump floats and is molded in a non-contact state with the porous body. When the high-temperature glass lump comes into direct contact with the mold, the contact portion with the mold is locally quenched to cause wrinkles on the glass surface. If the glass lump is floated as described above so that the high-temperature glass does not substantially contact the mold, a preform having a smooth surface without wrinkles can be formed. The lower surface of the glass lump does not continuously come into contact with the molding surface of the porous body, but if the flow rate of the jet gas is adjusted so that the gas cushion has a uniform thickness, the shape of the molding surface is glass. Transfer molded on the bottom surface of the lump. Therefore, the glass having the lower surface of the desired shape can be formed by processing the molding surface into the inverted shape of the lower surface shape of the target glass lump. The molding surface of the mold shown in FIG. 1 is a convex surface. By using this mold, a preform having a concave bottom surface can be molded.
本発明の別の好ましい態様は、ガラス塊収容部内に底部を囲む側壁を備え、前記側壁にガラス塊成形部の底部から開口部に延びる溝が設けられている成形型である。 Another preferable aspect of the present invention is a mold in which a side wall surrounding the bottom is provided in the glass lump housing part, and a groove extending from the bottom of the glass lump forming part to the opening is provided on the side wall.
図２は、本発明の上記態様に用いられる成形型の垂直断面図である。図３は、この成形型にガラス塊Ａを収容した状態を示す。尚、図中の白抜きの矢印は、ガスの流れを示す。 FIG. 2 is a vertical sectional view of a mold used in the above embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a state in which the glass block A is accommodated in this mold. In addition, the white arrow in a figure shows the flow of gas.
成形型の本体１0の上部にはガラス塊Ａを収容する凹部11があり、凹部11は、底部が多孔質体12で構成され、多孔質体12の孔がガス噴出口となる。底部12-1がガラス塊Ａの下面を成形する成形面である。凹部11の内壁には、セレーション13が設けられ、このセレーションの上下方向の溝がガス排出路として機能する。多孔質体12の下部の構造は、図1の成形型と同様に、多孔質体12により構成した成形面の中央部の気孔を塞ぐ加工が施される。
The upper part of the
この構造の成形型では、ガラス塊の量を所定量以上とすれば、図３に示すように、ガラス塊側面を全周にわたって側壁部内周面と直接接触し、精密に規制することができる。すなわち、ガスクッションを介してガラス塊側面を規制するのとは異なり、ガラス塊の外径を精度よく成形することができる。 In the mold having this structure, if the amount of the glass block is set to a predetermined amount or more, as shown in FIG. That is, unlike the regulation of the glass lump side surface via the gas cushion, the outer diameter of the glass lump can be accurately formed.
凹部11のセレーションを設けた前記規制面の形状は、円筒形状または裁頭円錐の側面形状として、側面形状が円筒形状または裁頭円錐の側面形状であるプリフォームを成形することが好ましい。
The shape of the regulating surface provided with the serrations of the
プリフォームを上記形状に成形することにより精密プレス成形品の余肉を少なくすることができ、前述の効果をより高めることができる。また、側面形状を円筒形状または裁頭円錐の側面形状とすることにより、成形型からプリフォームを取り出しやすくすることができる。プリフォームの取り出しは上面を吸引し、真上に持ち上げて取り出すことが好ましい。そのとき、側面が前記形状だと取り出し時にプリフォームを傷つけにくい。 By molding the preform into the above shape, the surplus of the precision press-molded product can be reduced, and the above-described effects can be further enhanced. Further, by making the side surface shape a cylindrical shape or a side surface shape of a truncated cone, the preform can be easily taken out from the mold. It is preferable to take out the preform by sucking the upper surface and lifting it up. At that time, if the side surface has the shape, it is difficult to damage the preform when taking out.
［精密プレス成形用プリフォームの製造方法］
次に精密プレス成形用プリフォームの製造方法について説明する。
本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法は、熔融ガラスから熔融ガラス塊を分離し、成形型上で該ガラス塊を精密プレス成形用プリフォームに成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法である。この製造方法は、上記本発明の成形型を用い、前記多孔質体の成形面上に熔融ガラス塊を供給するとともに、該成形型の成形面からガスを噴出してガラス塊を浮上することを特徴とする。
[Precision press molding preform manufacturing method]
Next, a method for producing a precision press-molding preform will be described.
The method for producing a precision press-molding preform according to the present invention is a method for producing a precision press-molding preform by separating a molten glass mass from molten glass and molding the glass mass into a precision press-molding preform on a mold. It is. This manufacturing method uses the molding die of the present invention to supply a molten glass lump onto the molding surface of the porous body, and to blow a gas from the molding surface of the molding die to float the glass lump. Features.
本発明では、公知の方法で均質かつ泡を含まない熔融ガラスを作製し、パイプから流出する。そして、流出する熔融ガラスからプリフォーム１個分のガラスに相当する熔融ガラス塊を分離し、上記成形型を用いて成形する。熔融ガラス塊の分離はガラスの表面張力により熔融ガラスを分離する方法を用いることが、プリフォームに分離痕を形成しないようにする上から望ましい。例えば、流出する熔融ガラス流の下端を支持体で支持し、熔融ガラス流の途中に表面張力によりくびれを形成させ、急速に支持を除去するか、前記支持体を急降下し、くびれより下の熔融ガラスを分離すればよい。 In the present invention, a molten glass that is homogeneous and does not contain bubbles is produced by a known method and flows out of the pipe. And the molten glass lump equivalent to the glass for one preform is isolate | separated from the molten glass which flows out, and it shape | molds using the said shaping | molding die. Separation of the molten glass lump is desirable from the viewpoint of preventing separation marks from being formed on the preform by using a method of separating the molten glass by the surface tension of the glass. For example, the lower end of the flowing molten glass flow is supported by a support, and a constriction is formed by surface tension in the middle of the molten glass flow, and the support is quickly removed or the support is rapidly lowered to melt below the constriction. What is necessary is just to isolate | separate glass.
こうして得た熔融ガラス塊を成形型の多孔質体の成形面に移す、あるいは、上記支持体を成形型の多孔質体の成形面として支持した熔融ガラス流下端をそのまま分離して成形面上に熔融ガラス塊を得る。この場合、成形面で熔融ガラス流下端を直接支持してもよいし、成形面からガスを噴出してガスクッションを介して熔融ガラス流下端を支持してもよい。次いで、成形型の成形面からガスを噴出してガラス塊を浮上させる。 The molten glass lump thus obtained is transferred to the molding surface of the porous body of the mold, or the lower end of the molten glass flow supporting the support as the molding surface of the porous body of the mold is separated as it is onto the molding surface. A molten glass lump is obtained. In this case, the lower end of the molten glass flow may be directly supported by the molding surface, or the lower end of the molten glass flow may be supported via the gas cushion by ejecting gas from the molding surface. Next, gas is ejected from the molding surface of the mold to float the glass lump.
本発明は、上記本発明の成形型を用いるので、成形面中央部とガラスの間に過剰なガス溜まりができず、所望形状のプリフォームを成形することができる。 In the present invention, since the molding die of the present invention is used, an excessive gas reservoir cannot be formed between the central portion of the molding surface and the glass, and a preform having a desired shape can be molded.
本発明の態様の一つは、成形型上のガラス塊をプレス成形する精密プレス成形用プリフォームの製造方法である。成形型上のガラス上面の形状をプレス成形によって所望の形状に成形することができる。プレス成形では、ガラスが多孔質体の成形面に押されるため、ガラスと多孔質体の間のガスがより抜けにくくなるが、本発明によれば、ガスが抜けにくい成形面中央部においてガス噴出量を選択的に減少させることができ、ガス溜まりがより生じやすいプレス成形でも所望形状のプリフォームを成形することができる。 One aspect of the present invention is a method for producing a precision press-molding preform in which a glass lump on a mold is press-molded. The shape of the upper surface of the glass on the mold can be formed into a desired shape by press molding. In press molding, the glass is pressed against the molding surface of the porous body, so that the gas between the glass and the porous body is more difficult to escape. The amount can be selectively reduced, and a preform having a desired shape can be formed even by press molding in which gas accumulation is more likely to occur.
プレス成形では型との接触による熱伝導により、ガラス塊の表面が急冷され、ガラス塊にシワが生じることがある。プレス成形後、ガラス塊を浮上させることにより、熱伝導によるガラス塊の放熱が大幅に減少し、ガラス塊内部の熱量によりガラス塊表面が再加熱される。その結果、表面のシワがのびて滑らかな表面を有するプリフォームを得ることができる。ガラス塊の温度が低くなり過ぎてからプレス成形すると、ガラス塊表面の再加熱が不十分になり、滑らかな表面を有するプリフォームを得にくくなる。さらに、ガラス塊の温度が低くなるとガラスの粘度が高くなり過ぎてプレス成形が困難になる。こうした観点から、熔融ガラス塊の分離終了からプレス成形開始までの時間は、熔融ガラス塊の分離に要する時間の２倍の時間以下とすることが好ましく、熔融ガラス塊の分離に要する時間以下とすることがより好ましい。熔融ガラス塊の分離に要する時間が長ければガラスの分量が増加し、ガラス塊がもつ熱量も大きくなるため、プレス成形開始までの時間を長くすることができるし、逆に、熔融ガラス塊の分離に要する時間が短いとガラスの分量は減少し、ガラス塊がもつ熱量も小さくなるため、プレス成形開始までの時間を短くしなければならない。複数の成形型をターンテーブル上に配置し、ターンテーブルをインデックス回転して個々の成形型に熔融ガラス塊を受けてプリフォームに成形する方式の場合、プレス成形は熔融ガラス塊を受ける停留位置（キャスト位置という）の次に停留する位置、もしくはキャスト位置の次の次の停留位置で行うことが好ましく、キャスト位置の次の停留位置で行うことがより好ましい。 In press molding, the surface of the glass block may be rapidly cooled due to heat conduction by contact with the mold, and the glass block may be wrinkled. After the press molding, the glass lump is floated to greatly reduce the heat dissipation of the glass lump due to heat conduction, and the glass lump surface is reheated by the amount of heat inside the glass lump. As a result, a preform having a smooth surface with a wrinkled surface can be obtained. When press molding is performed after the temperature of the glass lump becomes too low, reheating of the glass lump surface becomes insufficient, making it difficult to obtain a preform having a smooth surface. Furthermore, when the temperature of the glass lump becomes low, the viscosity of the glass becomes too high and press molding becomes difficult. From such a viewpoint, the time from the end of the separation of the molten glass ingot to the start of press molding is preferably set to be twice or less the time required for the separation of the molten glass ingot, and is set to the time required for the separation of the molten glass ingot or less. It is more preferable. If the time required to separate the molten glass lump is longer, the amount of glass increases and the amount of heat that the glass lump increases, so the time to start press forming can be lengthened, and conversely, the separation of the molten glass lump. If the time required for this is short, the amount of glass decreases and the amount of heat of the glass lump also decreases, so the time to start press forming must be shortened. In the case of a system in which a plurality of molds are arranged on a turntable, and the turntable is index-rotated to receive molten glass lumps into individual molds and molded into a preform, press molding is a stopping position (for receiving the molten glass lumps ( It is preferable to carry out at the position where it stops next to the cast position) or at the next stop position after the cast position, and more preferably at the stop position next to the cast position.
本発明の他の態様は、上記態様の方法であって、成形型上のガラス塊を、上型を用いてプレス成形することを特徴とする。上型を用いて成形型に収容されているガラス塊をプレスすることで、上面形状を最も精密に成形することができる。この態様は、図３に示されている。成形型（下型）上のガラスＡの上面を上型８でプレスして所望形状にすることができる。上型８の成形面８−１は凸状の曲面であり、前記プレスによってガラス塊上面の形状が成形面８−１の反転形状に成形される。図３には示されていないが、上型８は成形面８−１からガスを噴出する機能を有し、ガスクッションを介してガラス上面を成形することができるようにすることもできる。その際、上型のガス噴出機能は、前述の本発明の成形型と同様に、上型成形面中央からのガス噴出量を選択的に減少させ、上型成形面中央とガラス上面の間に形状精度を低下させるようなガス溜まりが形成しないようにすることもできる。
Another aspect of the present invention is the method according to the above aspect, characterized in that a glass lump on a mold is press-molded using the upper mold. By pressing the glass block accommodated in the mold using the upper mold, the upper surface shape can be molded most precisely. This aspect is illustrated in FIG. The upper surface of the glass A on the molding die (lower die) can be pressed into the desired shape by the
なお、プレス成形によってプリフォームを成形する場合、下面が凸面で上面が平面（一方が凸面で反対の面が平面）、下面が凸面で上面が凹面（一方が凸面で反対の面が凹面）、下面が凹面で上面が平面（一方が凹面で反対の面が平面）、下面および上面がともに凹面（両面とも凹面）などの形状を有するプリフォームを成形することができる。 When forming a preform by press molding, the lower surface is convex and the upper surface is flat (one is convex and the opposite surface is flat), the lower surface is convex and the upper surface is concave (one is convex and the opposite surface is concave), It is possible to mold a preform having a shape such that the lower surface is concave and the upper surface is flat (one is concave and the opposite surface is flat), and the lower surface and upper surface are both concave (both surfaces are concave).
プリフォームを量産する場合は、ターンテーブル上に上記成形型を複数個、等間隔に配置し、前記テーブルをインデックス回転させることにより、各成形型で順次、熔融ガラス塊をプリフォームに成形していく。成形型からの取り出し時に加わる外力によりガラスが変形しない温度にまでプリフォームを冷却した後、成形型から取り出してアニールする。取り出しはプリフォーム上面を吸引、保持して真上に持ち上げ、取り出す。この点については実施例において図６を参照してさらに詳細に説明する。 For mass production of preforms, a plurality of the above molds are arranged at equal intervals on the turntable, and the table is index rotated to form the molten glass ingots into preforms in order. Go. The preform is cooled to a temperature at which the glass is not deformed by an external force applied during removal from the mold, and then removed from the mold and annealed. To remove, the upper surface of the preform is sucked and held, lifted to the top and taken out. This point will be described in more detail with reference to FIG. 6 in the embodiment.
熔融ガラスの成形型への供給工程における流出時の熔融ガラスの粘度は、例えば、３．８〜４．５ｄＰａ・ｓの範囲であることができ、成形型の凹部に供給される熔融ガラス塊の粘度は９〜６０ｄＰａ・ｓの範囲であることができる。また、浮上成形時のガラス塊の粘度は６０〜１０3ｄＰａ・ｓの範囲であることができる。さらに、上記プレス時のガラス塊の粘度は１．２×１０2〜１．１×１０4ｄＰａ・ｓ、好ましくは１．２×１０2〜１０3ｄＰａ・ｓとすることがプリフォームの形状精度を高める上から望ましい。 The viscosity of the molten glass at the time of outflow in the process of supplying molten glass to the mold can be, for example, in the range of 3.8 to 4.5 dPa · s, and the viscosity of the molten glass lump supplied to the recess of the mold. The viscosity can range from 9 to 60 dPa · s. Moreover, the viscosity of the glass lump at the time of float forming can be in the range of 60 to 10 3 dPa · s. Furthermore, the viscosity of the glass lump at the time of pressing is 1.2 × 10 2 to 1.1 × 10 4 dPa · s, preferably 1.2 × 10 2 to 10 3 dPa · s. It is desirable for improving accuracy.
［光学素子の製造方法］
本発明の光学素子の製造方法は、精密プレス成形用プリフォームを加熱して、精密プレス成形型を用いて精密プレス成形する光学素子の製造方法である。この製造方法は、上記本発明の方法で製造したプリフォームを加熱して精密プレス成形する光学素子の製造方法である。
[Method for Manufacturing Optical Element]
The optical element manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing an optical element in which a precision press molding preform is heated and precision press molding is performed using a precision press molding die. This manufacturing method is a method for manufacturing an optical element in which the preform manufactured by the method of the present invention is heated and precision press-molded.
好ましい第1の態様は、前記プリフォームを精密プレス成形型に導入して、該プリフォームと精密プレス成形型を一緒に加熱して精密プレス成形する光学素子の製造方法であり、好ましい第2の態様は、予熱したプリフォームを精密プレス成形型に導入し、精密プレス成形する光学素子の製造方法である。 A preferred first aspect is a method for producing an optical element in which the preform is introduced into a precision press mold, and the preform and the precision press mold are heated together to perform precision press molding. An aspect is a method of manufacturing an optical element in which a preheated preform is introduced into a precision press mold and precision press molding is performed.
第1、第2の態様を含め、本発明において特に好ましい態様は、メニスカスレンズまたは両凹レンズを精密プレス成形により作製する光学素子の製造方法である。 A particularly preferable embodiment in the present invention including the first and second embodiments is a method for manufacturing an optical element in which a meniscus lens or a biconcave lens is manufactured by precision press molding.
プレス成形型は、例えば、プリフォームをプレスする互いに対向する押し型と押し型の成形面を収容し、プレス時に押し型を案内するスリーブ型により構成する。一対の押し型のうち、一方を上型、他方を下型とすると、プリフォームの被プレス面の一方が上型成形面を向き、被プレス面の他方が下型成形面を向くように、かつ、プリフォームの回転対称軸が加圧方向に平行かつ、上下型の成形面の中心に一致するようにプレス成形型内にプリフォームを配置してプレス成形を行う。 The press mold is constituted by, for example, a pressing mold that presses the preform and a molding surface of the pressing mold that are opposed to each other, and a sleeve mold that guides the pressing mold during pressing. Of the pair of pressing dies, when one is an upper mold and the other is a lower mold, one of the pressed surfaces of the preform faces the upper mold forming surface, and the other of the pressed surfaces faces the lower mold forming surface, In addition, the preform is placed in the press mold so that the axis of rotational symmetry of the preform is parallel to the pressing direction and coincides with the center of the molding surface of the upper and lower molds, and press molding is performed.
前述のように、余肉が少ないほうが余肉部分のヒケによる悪影響を低減することができるが、上下型成形面からのガラスのはみ出しが全く無くても、成形面全域を精密にガラスに転写することが難しくなる。そこで、スリーブ型内部の上下型成形面の外側に、前記成形面からはみ出したガラス、すなわち、余肉部分を収容する空間を設けることが望ましい。ただし、この空間を必要以上に大きくするとプレス成形型全体が大きくなり、型を均熱する上から好ましくないので、余肉部分を収容する空間を小さくすることが望ましい。 As mentioned above, the smaller the surplus, the less adverse effects caused by the sinking of the surplus part can be reduced, but the entire molding surface is precisely transferred to the glass even if the glass does not protrude from the upper and lower mold surfaces. It becomes difficult. Therefore, it is desirable to provide a space for accommodating the glass protruding from the molding surface, that is, the surplus portion, outside the upper and lower mold molding surfaces inside the sleeve mold. However, if this space is made larger than necessary, the entire press mold becomes large, which is undesirable from the standpoint of soaking the die, so it is desirable to reduce the space for accommodating the surplus portion.
本発明は、レンズ、中でも凹メニスカスレンズ、凸メニスカスレンズ、両凹レンズの製造に好適であり、特に凹メニスカスレンズ、両凹レンズの製造に好適である。少なくとも一方の光学機能面が凹面となるレンズ、特に凹メニスカスレンズや両凹レンズのようにレンズ中心の肉厚に比べてコバ厚と呼ばれる周辺部分の肉厚が厚いレンズでは、中心から周辺に行くにつれて成形面を精密に転写することが難しくなるが、本発明によれば、成形面全域をガラスに精密に転写することができ、その後の冷却過程におけるヒケによる面精度の低下も低減、防止することができる。したがって、本発明の好ましい態様は、こうした光学素子を製造するための方法であり、プレス成形型を構成し、プリフォームを加圧するための対向する型部材の少なくとも一方の成形面が凸面である方法である。 The present invention is suitable for manufacturing a lens, particularly a concave meniscus lens, a convex meniscus lens, and a biconcave lens, and particularly suitable for manufacturing a concave meniscus lens and a biconcave lens. Lenses with at least one optical functional surface being concave, especially lenses with a thickened peripheral part called the edge thickness compared to the thickness at the center of the lens, such as concave meniscus lenses and biconcave lenses, go from the center to the periphery. Although it becomes difficult to accurately transfer the molding surface, according to the present invention, the entire molding surface can be precisely transferred to the glass, and the deterioration of surface accuracy due to sink marks in the subsequent cooling process can be reduced and prevented. Can do. Accordingly, a preferred embodiment of the present invention is a method for manufacturing such an optical element, and is a method in which at least one molding surface of a facing mold member for forming a press mold and pressurizing a preform is a convex surface. It is.
この方法では、プリフォームの被プレス面（端面）中央に凹部を設け、前記被プレス面を凸面の成形面でプレスすることが好ましい。被プレス面の凸面を凸面の成形面でプレスすると、プレス成形型内の適正な位置、方向からプリフォームが逃げて、加圧方向とプリフォームの回転対称軸がずれたり、成形面の中心とプリフォームの回転対称軸とがずれるなどして偏肉・偏芯の原因となるおそれがある。上記好ましい態様によれば、こうした不具合を防止することができる。ただし、ガストラップを防止する上から凸状の成形面の曲率半径の絶対値をプリフォーム被プレス面の凹部の曲率半径の絶対値よりも小さくしておくことが好ましい。 In this method, it is preferable that a concave portion is provided in the center of the pressed surface (end surface) of the preform, and the pressed surface is pressed with a convex molding surface. When the convex surface of the pressed surface is pressed with the convex molding surface, the preform escapes from the proper position and direction in the press mold, and the pressing direction and the rotational symmetry axis of the preform are shifted, or the center of the molding surface There is a possibility of causing uneven thickness and eccentricity due to deviation of the rotational symmetry axis of the preform. According to the preferable aspect, such a problem can be prevented. However, from the standpoint of preventing gas trapping, it is preferable that the absolute value of the radius of curvature of the convex molding surface be smaller than the absolute value of the radius of curvature of the concave portion of the preform pressed surface.
なお、プリフォームをプレス成形型内にセットして搬送したときに、プリフォームが適正な位置、方向からずれないようにするため、上型の自重あるいは上型とプリフォームの自重によりプリフォーム被プレス面の凹部を凸状の成形面で押さえるようにしてもよい。 In order to prevent the preform from being displaced from the proper position and direction when the preform is set in the press mold and transported, the weight of the upper mold or the weight of the upper mold and the preform is reduced. You may make it hold | suppress the recessed part of a press surface with a convex shaped surface.
プレス成形型としては、ＳｉＣ製型、タングステンカーバイドなどの超硬型材を用いた型、サーメット製型などを用い、成形面に炭素含有膜、白金合金などの貴金属合金膜などを離型膜として適宜、成膜したものを使用すればよいが、高い耐熱性を有するＳｉＣ製型を使用することが好ましく、その成形面に炭素含有膜を設けたものが好ましい。精密プレス成形の一連の工程でプレス成形型が高温に晒される工程ではプレス成形型の酸化による劣化を防止するため、フォーミングガスなどの非酸化性雰囲気中で上記工程を行うことが好ましい。 As press molds, SiC molds, molds using carbide molds such as tungsten carbide, cermet molds, etc. are used as mold release films with carbon-containing films and noble metal alloy films such as platinum alloys on the molding surface. What is necessary is just to use what was formed into a film, but it is preferable to use the SiC mold | die which has high heat resistance, and what provided the carbon containing film | membrane in the molding surface is preferable. In the process of exposing the press mold to a high temperature in a series of steps of precision press molding, it is preferable to perform the above process in a non-oxidizing atmosphere such as forming gas in order to prevent deterioration of the press mold due to oxidation.
次に本発明の光学素子の製造方法に特に好適な精密プレス成形法について説明する。 Next, a precision press molding method particularly suitable for the method for producing an optical element of the present invention will be described.
（精密プレス成形法1）
この方法は、プレス成形型にプリフォームを導入し、プレス成形型とプリフォームを一緒に加熱し、精密プレス成形するというものである（精密プレス成形法1とういう）。精密プレス成形法1において、プレス成形型と前記プリフォームの温度をともに、プリフォームを構成するガラスが106〜1012ｄPa・ｓの粘度を示す温度に加熱して精密プレス成形を行うことが好ましい。また前記ガラスが1012ｄPa・ｓ以上、より好ましくは1014ｄPa・ｓ以上、さらに好まくは1016ｄPa・ｓ以上の粘度を示す温度にまで冷却してから精密プレス成形品をプレス成形型から取り出すことが望ましい。上記の条件により、プレス成形型成形面の形状をガラスにより精密に転写することができるとともに、精密プレス成形品を変形することなく取り出すこともできる。
(Precision press molding method 1)
In this method, a preform is introduced into a press mold, the press mold and the preform are heated together, and precision press molding is performed (referred to as precision press molding method 1). In precision
（精密プレス成形法2）
この方法は、プレス成形型に予熱したプリフォームを導入し、精密プレス成形することを特徴とするものである（精密プレス成形法2という）。この方法では、プレス成形型とプレス成形用プリフォームを別々に予熱し、予熱されたプリフォームをプレス成形型に導入して精密プレス成形することが好ましい。この方法によれば、前記プリフォームをプレス成形型に導入する前に予め加熱するので、サイクルタイムを短縮化しつつ、表面欠陥のない良好な面精度の光学素子を製造することができる。
(Precision press molding method 2)
This method is characterized by introducing a preheated preform into a press mold and performing precision press molding (referred to as precision press molding method 2). In this method, it is preferable that the press mold and the press molding preform are separately preheated, and the preheated preform is introduced into the press mold and precision press molding is performed. According to this method, since the preform is preliminarily heated before being introduced into the press mold, it is possible to manufacture an optical element with good surface accuracy free from surface defects while shortening the cycle time.
プレス成形型の予熱温度は前記プリフォームの予熱温度よりも低くすることが好ましい。このような予熱によりプレス成形型の加熱温度を低く抑えることができるので、プレス成形型の消耗を低減することができる。精密プレス成形法2において、前記プリフォームを構成するガラスが109ｄPa・ｓ以下、より好ましくは109ｄPa・ｓの粘度を示す温度に予熱することが好ましい。また、前記プリフォームを浮上しながら予熱することが好ましく、さらに前記プリフォームを構成するガラスが105.5〜109ｄPa・ｓ、より好ましくは105.5ｄPa・ｓ以上109ｄPa・ｓ未満の粘度を示す温度に予熱することがさらに好ましい。
The preheating temperature of the press mold is preferably lower than the preheating temperature of the preform. Since the heating temperature of the press mold can be kept low by such preheating, the consumption of the press mold can be reduced. In the precision
またプレス開始と同時またはプレスの途中からガラスの冷却を開始することが好ましい。 Moreover, it is preferable to start cooling the glass simultaneously with the start of pressing or in the middle of pressing.
なおプレス成形型の温度は、前記プリフォームの予熱温度よりも低い温度に調温させるが、前記ガラスが109〜1012ｄPa・ｓの粘度を示す温度を目安にすればよい。 The temperature of the press mold is adjusted to a temperature lower than the preheating temperature of the preform, and the temperature at which the glass exhibits a viscosity of 10 9 to 10 12 dPa · s may be used as a guide.
この方法において、プレス成形後、前記ガラスの粘度が1012ｄPa・ｓ以上にまで冷却してから離型することが好ましい。 In this method, it is preferable that after the press molding, the glass is cooled to a viscosity of 10 12 dPa · s or more and then released.
精密プレス成形された光学素子はプレス成形型より取り出され、必要に応じて徐冷される。成形品がレンズなどの光学素子の場合には、必要に応じて表面に光学薄膜をコートしてもよい。 The precision press-molded optical element is taken out from the press mold and gradually cooled as necessary. When the molded product is an optical element such as a lens, an optical thin film may be coated on the surface as necessary.
非球面レンズなどの上記光学素子は、高性能かつコンパクトな撮像光学系の部品として好適であり、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話搭載カメラ、車載カメラなどの撮像光学系に好適である。 The optical element such as an aspheric lens is suitable as a component of a high-performance and compact imaging optical system, and is suitable for an imaging optical system such as a digital still camera, a digital video camera, a mobile phone camera, and an in-vehicle camera.
（実施例１）
図１の下図はガラスを成形中の成形型の垂直断面を模式的に示したものである。この方法は、ガラス塊の被プレス面の浮上成形面側を凹面あるいは平坦面な下面とし、反対側の自由曲面（上面）が凸面となる成形方法である。成形型は外枠１とスリット6を設けた側壁部4、および浮上型3により構成される。浮上型3は多孔質体製でガラス浮上面3-1および反対側の円柱状の穴の周辺のドーナツ状の部分3-2のわずかに底上げし、噴出ガスが通過できるような面以外の3-4、3-3、3-5は多孔質体表面の気孔を潰してある。裏面には中央部に円柱状の穴5を設ける。円柱状の穴5の内面3-6は多孔質体の表面の目をつぶすかあるいは噴出ガスの通過量が少なくなる加工を施してある。成形するプリフォームの容量および被プレス面の形状に応じて直径および深さを変更し対応する。
Example 1
The lower diagram of FIG. 1 schematically shows a vertical cross section of a mold during glass molding. This method is a molding method in which the floating molding surface side of the pressed surface of the glass block is a concave or flat lower surface, and the opposite free curved surface (upper surface) is a convex surface. The mold is composed of an
この構造によりガラス塊Aが凹み部分に充填されると浮上型の下側より供給された噴出ガスは主に3-2の部分より入りガラス浮上面3-1の中央部分に比べより多い量を周辺部分から通過しガラスを安定した状態で浮上させる。そのときの噴出ガスはガラス塊下面とガラス浮上面3-1の間を外側に向かってスリット6に抜けガス溜まりの発生はなくガス排気口7より上方にスムーズに抜ける。また側壁4とガラス塊Aの間には噴出ガスは通過しないため側壁4に接触した部分はその表面および形状を精密に転写でき出来上がったプリフォームの側面の形状と寸法が正確なものが得られている。
With this structure, when the glass lump A is filled in the recessed part, the jet gas supplied from the lower side of the floating mold mainly enters from the part 3-2 and has a larger amount than the central part of the glass floating surface 3-1. Passes from the surrounding area and floats the glass in a stable state. At this time, the gas ejected from the lower surface of the glass lump and the glass floating surface 3-1 to the outside exits into the
このように上面を開放し、ガラスをプレスすることなく、一方の被プレス面（図１のガラス塊Aの下面）を凹面に、側面を円柱側面形状に、他方の被プレス面（図１のガラス塊Aの上面）を凸面に成形したプリフォームを作製した。 Thus, without opening the upper surface and pressing the glass, one pressed surface (the lower surface of the glass lump A in FIG. 1) is a concave surface, the side surface is a cylindrical side surface, and the other pressed surface (FIG. 1). A preform was produced in which the upper surface of the glass lump A was formed into a convex surface.
プリフォーム成形の条件は、以下のとおりである。
（１）成形型
成形スペースであるガラス塊収容部の容量は７５６．５ｍｍ3である。寸法は裁頭円錐の上側の大きい直径を14.68ｍｍとし、片側４°のテーパを付けテーパの最下端の位置までの深さを5mmとした。この位置より上側に向かって中央部で０．８５ｍｍの高さの凸形状の32Rの多孔質体を組み込んである。
The conditions for preform molding are as follows.
(1) Molding die The capacity of the glass lump housing part which is a molding space is 756.5 mm 3 . The dimensions are such that the upper diameter of the truncated cone is 14.68 mm, the taper is 4 ° on one side, and the depth to the lowest end of the taper is 5 mm. A convex 32R porous body having a height of 0.85 mm at the central portion from the position to the upper side is incorporated.
（２）ガラス塊のガラス組成
ガラス塊を構成するガラスの組成は、次のとおりである。Ｂ2Ｏ3の含有量が３８モル％、ＳｉＯ2の含有量が５モル％、ＺｎＯの含有量が２３モル％、Ｌａ2Ｏ3の含有量が１９モル％、ＺｒＯ2の含有量が５モル％、Ｔａ2Ｏ5の含有量が４％、ＷＯ3の含有量が６％であり、これら成分の合計含有量が１００モル％である。
(2) Glass composition of glass lump The composition of the glass constituting the glass lump is as follows. The content of B 2 O 3 is 38 mol%, the content of SiO 2 is 5 mol%, the content of ZnO is 23 mol%, the content of La 2 O 3 is 19 mol%, and the content of ZrO 2 is 5 The content of mol%, the content of Ta 2 O 5 is 4%, the content of WO 3 is 6%, and the total content of these components is 100 mol%.
（３）ガラス塊の粘度
ガラスの粘度は次のとおりである。
流出時の粘度が３．８〜４．５ｄＰａ・ｓ、
成形型凹部への供給時の粘度が９〜６０ｄＰａ・ｓ、
成形型で浮上しながら成形する時の粘度が６０〜１０3ｄＰａ・ｓ
である。
(3) Viscosity of glass lump The viscosity of glass is as follows.
The viscosity at the time of outflow is 3.8 to 4.5 dPa · s,
A viscosity of 9 to 60 dPa · s when supplied to the concave portion of the mold,
Viscosity when molding while floating in the mold is 60 to 10 3 dPa · s
It is.
（４）浮上成形
１個あたりの成形タクトは約７．７秒、ガス噴出量は、成形面の中央部で０．０８〜０．１５リットル/分、周辺部で０．２〜０．３リットル/分とした。
(4) Floating molding The molding tact per piece is about 7.7 seconds, the gas ejection amount is 0.08 to 0.15 liters / minute at the center of the molding surface, and 0.2 to 0.3 at the periphery. L / min.
（５）プリフォーム
プリフォームの体積は５５７ｍｍ3、各部の寸法、曲率半径はおおよそ図５に示す値である。寸法の単位、曲率半径の単位はｍｍである。
(5) Preform The volume of the preform is 557 mm 3 , the dimensions of each part, and the radius of curvature are approximately the values shown in FIG. The unit of dimension and the unit of radius of curvature are mm.
実施例１、２とも、熔融ガラスの流出、熔融ガラス塊の分離（熔融ガラス流下端を支持し、熔融ガラス流の途中にガラスの表面張力によるくびれを形成し、支持を取り去ってくびれ部から下の熔融ガラスを分離する。）、ターンテーブル上に配置した複数の成形型を用いてテーブルをインデックス回転し、次々とプリフォームを生産すること、プリフォームが変形しない粘度まで上昇してから成形型からプリフォームを取り出すことができる。取り出したプリフォームは、さらにアニールすることができ、後工程においては、プリフォーム表面へのカーボン膜コートを施すこともできる。流出熔融ガラスから熔融ガラス塊の調製等については、公知の方法を適宜利用することができ、例えば、特開２００４−３０００２０号公報に記載の方法や特開平８−８１２２８号公報に記載の方法を適宜用いることができる。 In both Examples 1 and 2, outflow of the molten glass, separation of the molten glass lump (supporting the lower end of the molten glass flow, forming a constriction due to the surface tension of the glass in the middle of the molten glass flow, and removing the support from the constricted portion. ), Rotate the table using a plurality of molds placed on the turntable, produce the preforms one after another, and after the mold rises to a viscosity that does not deform the molds The preform can be taken out from. The preform thus taken out can be further annealed, and in the subsequent step, a carbon film coat can be applied to the surface of the preform. For the preparation of the molten glass ingot from the spilled molten glass, a known method can be used as appropriate, for example, the method described in JP-A-2004-300020 or the method described in JP-A-8-81228. It can be used as appropriate.
次に、成形型の停留位置１２セクションのうち、熔融ガラス塊を分離、受ける停留位置をキャスト位置と呼ぶことにすると、キャスト位置の次の停留位置で、上方に待機する型を上型、前記成形型を下型として、成形型上のガラス塊をプレス成形した。プレス成形開始時のガラス塊は軟化状態にある。図６に、成形機の動作に関するタイムチャートを示す。図６の最上段は成形機全体の起動に関するチャートであり、成形機の稼動スイッチを入れることにより状態はＯＦＦからＯＮに変わり、ＯＮ状態が維持される。 Next, out of the 12 stop positions of the mold, if the stop position that separates and receives the molten glass block is called the cast position, the mold that waits upward at the next stop position after the cast position is the upper mold, The glass lump on the mold was press-molded using the mold as the lower mold. The glass lump at the start of press molding is in a softened state. FIG. 6 shows a time chart regarding the operation of the molding machine. 6 is a chart relating to the start of the entire molding machine. When the operation switch of the molding machine is turned on, the state changes from OFF to ON, and the ON state is maintained.
２段目のチャートは、熔融ガラス塊の分離に関するもので、ＯＦＦ状態は成形型が低位置（定常状態）、ＯＮ状態は成形型が高位置（ガラス流出口に近づけられた状態）にあることを示す。キャスト位置に停留する成形型について、ＯＦＦからＯＮにする命令を出力すると、成形型がガラス流出口に近づけられ、ＯＦＦ状態の高さより高い位置で保持される。この状態でガラス流出口から流出する熔融ガラス流の先端を受け、ガラス塊収容部に熔融ガラスを貯め、所定時間経過したところで、ＯＮからＯＦＦに切り替え、成形型を高位置から低位置に急降下させ、熔融ガラス流を表面張力により分離し、ガラス塊収容部に所望量の熔融ガラス塊を得る。 The second chart relates to the separation of the molten glass lump. In the OFF state, the mold is in a low position (steady state), and in the ON state, the mold is in a high position (close to the glass outlet). Indicates. When a command for turning from OFF to ON is output for the mold that remains in the casting position, the mold is brought closer to the glass outlet and is held at a position higher than the height in the OFF state. In this state, the tip of the molten glass flowing out from the glass outlet is received, the molten glass is stored in the glass lump housing part, and when a predetermined time has passed, it is switched from ON to OFF, and the mold is rapidly lowered from the high position to the low position. The molten glass stream is separated by surface tension to obtain a desired amount of molten glass lump in the glass lump housing part.
３段目のチャートは、成形機インデックスに関するもので、ＯＦＦ状態でターンテーブルは停止状態（テーブル上の各成形型は停留位置に停留）となり、ＯＮ状態で所定の向きに割り出し回転する。キャスト位置の成形型が低位置に戻った後、すなわち、熔融ガラス塊の分離が終了した後、ＯＮ状態にされ、ターンテーブルが３０°割り出し回転する。ターンテーブルが停止した時点から３０°割り出し回転した後、再度停止するまでの時間を１タクトと呼び、図６ではｈと表す。 The third chart relates to the molding machine index. In the OFF state, the turntable is stopped (the respective molds on the table are stopped at the stop position), and in the ON state, the index table rotates in a predetermined direction. After the casting mold at the casting position returns to the low position, that is, after the separation of the molten glass lump is completed, the turn table is turned on and the turntable is rotated by 30 °. The time from when the turntable is stopped by 30 ° indexing rotation until it stops again is called one tact, and is represented as h in FIG.
４段目のチャート、５段目のチャートは、キャスト位置の次の停留位置における成形型（下型に相当する）と上型の上下方向の動きを示すものである。キャスト位置で受けた熔融ガラス塊を載せた成形型がターンテーブルの３０°割り出し回転によりキャスト位置の次の停留位置（プレス位置という）に移送され、停留した後、４段目のチャートに相当する上プレス装置（上型を駆動するシリンダ）がＯＦＦからＯＮ、５段目のチャートに相当する下プレス装置（成形型を駆動するサーボモータ）がＯＦＦからＯＮになる。まず、上プレス装置をＯＮにして上型を成形型の鉛直上方に下降し、その状態で待機させる。次いで、下プレス装置をＯＮにして成形型を上昇させ、上型と成形型とによりガラス塊をプレス成形する。 The fourth chart and the fifth chart show the vertical movement of the mold (corresponding to the lower mold) and the upper mold at the next stop position after the casting position. The mold on which the molten glass ingot received at the casting position is transferred to the next stop position (referred to as the press position) after the cast position by 30 ° indexing rotation of the turntable, and corresponds to the fourth chart after stopping. The upper press device (cylinder for driving the upper die) is turned on from OFF, and the lower press device (servo motor for driving the mold) corresponding to the fifth chart is turned on from OFF. First, the upper press device is turned on, the upper die is lowered vertically above the molding die, and is put on standby in that state. Next, the lower press apparatus is turned on to raise the mold, and the glass lump is press-molded with the upper mold and the mold.
ガラス塊を所定時間、プレスした後、下プレス装置をＯＦＦにして成形型を下降し、次いで上プレス装置をＯＦＦにし上型を上方に退避する。
成形型がプレス位置に停止した時点から上プレス装置がＯＮになるまでの時間をａ１、上プレス装置がＯＮの状態にある時間をｂ１とし、成形型がプレス位置に停止した時点から下プレス装置がＯＮになるまでの時間をａ２、上プレス装置がＯＮの状態にある時間をｂ２とする。
After pressing the glass block for a predetermined time, the lower press device is turned off and the mold is lowered, and then the upper press device is turned off and the upper die is retracted upward.
The time from when the mold stops at the press position until the upper press device is turned on is a1, the time when the upper press device is on is b1, and the lower press device from the time when the mold stops at the press position. Is a2 and the time when the upper press is in the ON state is b2.
本実施例では、図６に示すように、１タクト（ｈ）を７９６８ｍ秒とし、ａ１を２０ｍ秒、ｂ１を４２００ｍ秒、ａ２を１５０ｍ秒、ｂ２を３８００ｍ秒として質量２６７０ｍｇのプリフォームを成形した。
さらに、１タクト（ｈ）を７９６８ｍ秒としたまま、ａ１を５０ｍ秒、ｂ１を４０００ｍ秒、ａ２を５０ｍ秒、ｂ２を３２００ｍ秒として質量２６７０ｍｇのプリフォームを成形した。
In this example, as shown in FIG. 6, a preform having a mass of 2670 mg was formed with 1 tact (h) of 7968 msec, a1 of 20 msec, b1 of 4200 msec, a2 of 150 msec, and b2 of 3800 msec. .
Further, a preform having a mass of 2670 mg was formed with 1 tact (h) being 7968 msec, a1 being 50 msec, b1 being 4000 msec, a2 being 50 msec, and b2 being 3200 msec.
プリフォームの下面の形状、曲率半径および直径は上記のとおりであり、上型の成形面の形状を適宜設定することにより、プリフォーム上面を平面または凹面に成形した。 The shape, radius of curvature, and diameter of the lower surface of the preform are as described above, and the upper surface of the preform was molded into a flat surface or a concave surface by appropriately setting the shape of the molding surface of the upper mold.
（実施例３）
実施例３は実施例１で得られたプリフォームを精密プレス成形して非球面メニスカスレンズを作製する例である。
(Example 3)
Example 3 is an example of producing an aspheric meniscus lens by precision press molding the preform obtained in Example 1.
精密プレス成形では、対向する一対の成形面のうち、一方が凹面、他方が凸面の精密プレス成形型を用い（一般には成形面が凹面の型を下型、凸面の型を上型とする。）、側面は規制せずに自由表面となるように非球面凹メニスカスレンズを成形した。 In precision press molding, a precision press mold having one concave surface and the other convex surface is used among a pair of opposed molding surfaces (generally, a mold having a concave molding surface is a lower mold and a convex mold is an upper mold). ), An aspherical concave meniscus lens was molded so as to be a free surface without restricting the side surface.
具体的には、実施例１で成形されたプリフォームを洗浄、乾燥した後、精密プレス成形を行って非球面レンズを作製した。上記プレス成形ではＳｉＣ製の型材表面に炭素膜を形成したプレス成形型を用い、雰囲気を窒素雰囲気とした。プレス成形は、プリフォームを635℃まで加熱し、60秒間、100kgf/cm2の圧力でプレスして行った。プレス成形後、非球面レンズを型から取り出し徐冷した。得られたレンズは内部、表面とも良好な状態であった。レンズは必要に応じて芯取り加工を施し、表面に反射防止膜を形成してもよい。本例は非球面レンズの製造方法に関するものであるが、その他の光学素子、例えばプリズムや回折格子などの製造にも適用できる。 Specifically, the preform molded in Example 1 was washed and dried, and then precision press molding was performed to produce an aspheric lens. In the press molding, a press mold in which a carbon film was formed on the surface of a SiC mold material was used, and the atmosphere was a nitrogen atmosphere. The press molding was performed by heating the preform to 635 ° C. and pressing it at a pressure of 100 kgf / cm 2 for 60 seconds. After press molding, the aspheric lens was removed from the mold and allowed to cool slowly. The obtained lens was in good condition both on the inside and on the surface. The lens may be centered as necessary to form an antireflection film on the surface. Although this example relates to a method for manufacturing an aspheric lens, it can also be applied to the manufacture of other optical elements such as prisms and diffraction gratings.
上記プリフォームは側面が円柱側面形状をしているので、上記精密プレス成形で側方にはみ出す余肉が小さく、それに伴い、余肉部のヒケ（ガラス冷却時の体積収縮）が少ないので、前記ヒケによるレンズの面精度低下を防止することができた。 Since the preform has a cylindrical side surface, there is little surplus that protrudes to the side in the precision press molding, and accordingly, there is less sink marks (volume shrinkage during glass cooling) of the surplus part. It was possible to prevent the surface accuracy of the lens from being lowered due to sink marks.
図１に示す成形型の基本構造はそのままとし、側壁４の内径、浮上型３の凸面状のガラス浮上面の曲率を変え、前例の方法と同じようにして上面が凸面、下面が凹面、側面が円柱側面形状のプリフォームを作製し、対向する一対の成形面のうち、一方が凹面、他方が凸面の精密プレス成形型を用い（一般には成形面が凹面の型を下型、凸面の型を上型とする。）、側面は規制せずに自由表面となるように非球面凸メニスカスレンズを成形した。
The basic structure of the mold shown in FIG. 1 is left as it is, and the inner diameter of the
上記プリフォームは側面が円柱側面形状をしているので、上記精密プレス成形で側方にはみ出す余肉が小さく、それに伴い、余肉部のヒケ（ガラス冷却時の体積収縮）が少ないので、前記ヒケによるレンズの面精度低下を防止することができた。 Since the preform has a cylindrical side surface, there is little surplus that protrudes to the side in the precision press molding, and accordingly, there is less sink marks (volume shrinkage during glass cooling) of the surplus part. It was possible to prevent the surface accuracy of the lens from being lowered due to sink marks.
上記２種の非球面メニスカスレンズに芯取り加工を施し、レンズ面に反射防止膜をコートしてレンズを完成させた。 The two types of aspheric meniscus lenses were centered, and the lens surface was coated with an antireflection film to complete the lens.
（実施例４）
実施例４は実施例２で得られたプリフォームを精密プレス成形して非球面目メニスカスレンズを作製する例である。
Example 4
Example 4 is an example of producing an aspherical meniscus lens by precision press-molding the preform obtained in Example 2.
精密プレス成形では、対向する一対の成形面がともに凸面の精密プレス成形型を用い、側面は規制せずに自由表面となるように非球面両凹レンズを成形した。 In precision press molding, an aspherical biconcave lens was molded such that a pair of opposing molding surfaces was a convex precision press molding die, and the side surfaces were free surfaces without restriction.
上記プリフォームは側面が円柱側面形状をしているので、上記精密プレス成形で側方にはみ出す余肉が小さく、それに伴い、余肉部のヒケ（ガラス冷却時の体積収縮）が少ないので、前記ヒケによるレンズの面精度低下を防止することができた。 Since the preform has a cylindrical side surface, there is little surplus that protrudes to the side in the precision press molding, and accordingly, there is less sink marks (volume shrinkage during glass cooling) of the surplus part. It was possible to prevent the surface accuracy of the lens from being lowered due to sink marks.
上記プリフォームは側面が円柱側面形状をしているので、上記精密プレス成形で側方にはみ出す余肉が小さく、それに伴い、余肉部のヒケ（ガラス冷却時の体積収縮）が少ないので、前記ヒケによるレンズの面精度低下を防止することができた。 Since the preform has a cylindrical side surface, there is little surplus that protrudes to the side in the precision press molding, and accordingly, there is less sink marks (volume shrinkage during glass cooling) of the surplus part. It was possible to prevent the surface accuracy of the lens from being lowered due to sink marks.
上記非球面両凹レンズに芯取り加工を施し、レンズ面に反射防止膜をコートしてレンズを完成させた。 The aspherical biconcave lens was centered, and the lens surface was coated with an antireflection film to complete the lens.
ガラスレンズ等の光学素子の製造分野に有用である。 This is useful in the field of manufacturing optical elements such as glass lenses.
Claims (9)
前記多孔質体は、一の面が前記軟化状態のガラスを風圧によって浮上させながら成形するための成形面であり、前記成形面の背面側に前記風圧を生じさせるガスを多孔質体に導入する面を有し、
前記ガス導入面は、前記成形面中央部に対応する部分に凹部を有し、かつ前記凹部表面の少なくとも一部は気孔率がその他のガス導入面より低いことを特徴とする成形型。 In a molding die for molding glass in a softened state, having a glass lump accommodating portion for accommodating a glass lump, wherein the bottom of the accommodating portion is composed of a porous body,
The porous body is a molding surface on which one surface is molded while the softened glass is floated by wind pressure, and a gas that generates the wind pressure on the back side of the molding surface is introduced into the porous body. Has a surface,
The molding die characterized in that the gas introduction surface has a recess in a portion corresponding to the central portion of the molding surface, and at least a part of the surface of the recess has a lower porosity than other gas introduction surfaces.
請求項１〜３のいずれかに記載の成形型を用い、前記多孔質体の成形面上に熔融ガラス塊を供給するとともに、該成形型の成形面からガスを噴出してガラス塊を浮上することを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法。 In a method for producing a precision press-molding preform, in which a molten glass lump is separated from the molten glass, and the glass lump is molded into a precision press-molding preform on a mold.
While using the shaping | molding die in any one of Claims 1-3, while supplying a molten glass lump on the shaping | molding surface of the said porous body, gas is blown out from the shaping | molding surface of this shaping | molding die, and a glass lump is levitated. A method for producing a precision press-molding preform.
請求項４または５に記載の方法で製造したプリフォームを加熱して精密プレス成形する光学素子の製造方法。 In a method for manufacturing an optical element that heats a precision press molding preform and performs precision press molding using a precision press mold,
A method for producing an optical element, wherein the preform produced by the method according to claim 4 or 5 is heated to perform precision press molding.
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