JP3045433B2 - 光学ガラス素子の製造方法 - Google Patents
光学ガラス素子の製造方法Info
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- JP3045433B2 JP3045433B2 JP5135830A JP13583093A JP3045433B2 JP 3045433 B2 JP3045433 B2 JP 3045433B2 JP 5135830 A JP5135830 A JP 5135830A JP 13583093 A JP13583093 A JP 13583093A JP 3045433 B2 JP3045433 B2 JP 3045433B2
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B7/00—Distributors for the molten glass; Means for taking-off charges of molten glass; Producing the gob, e.g. controlling the gob shape, weight or delivery tact
- C03B7/14—Transferring molten glass or gobs to glass blowing or pressing machines
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B7/00—Distributors for the molten glass; Means for taking-off charges of molten glass; Producing the gob, e.g. controlling the gob shape, weight or delivery tact
- C03B7/10—Cutting-off or severing the glass flow with the aid of knives or scissors or non-contacting cutting means, e.g. a gas jet; Construction of the blades used
- C03B7/12—Cutting-off or severing a free-hanging glass stream, e.g. by the combination of gravity and surface tension forces
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レンズ、プリズム等の
高精度光学ガラス素子の製造方法に関する。
高精度光学ガラス素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光学機器の小型化、軽量化に対応
して、光学ガラス素子は、微小化、非球面化が要求され
ている。
して、光学ガラス素子は、微小化、非球面化が要求され
ている。
【０００３】従来の球面レンズは、研削及び研磨により
製造されていたが、微小レンズ又は非球面レンズは、研
削研磨法では加工及び量産化が困難であるため、所謂ガ
ラスモールド法により製造されている。
製造されていたが、微小レンズ又は非球面レンズは、研
削研磨法では加工及び量産化が困難であるため、所謂ガ
ラスモールド法により製造されている。
【０００４】ガラスモールド法は、ガラス溶解炉のオリ
フィスから洩出する溶融ガラスを間欠的に切断して得ら
れるガラスを冷却固化した後、研削及び研磨する工程、
次いで、予備成形用金型で押圧成形する予備成形工程、
更に精密成形用金型により所望の最終形状に押圧成形す
る精密成形工程からなる。
フィスから洩出する溶融ガラスを間欠的に切断して得ら
れるガラスを冷却固化した後、研削及び研磨する工程、
次いで、予備成形用金型で押圧成形する予備成形工程、
更に精密成形用金型により所望の最終形状に押圧成形す
る精密成形工程からなる。
【０００５】しかしながら、上記方法においては、一度
冷却固化したガラスを予備成形時に再度加熱溶融するの
で、工程数が多くなり、低コスト化が困難であること、
省エネルギーの点からも好ましくないこと、等の問題点
があった。
冷却固化したガラスを予備成形時に再度加熱溶融するの
で、工程数が多くなり、低コスト化が困難であること、
省エネルギーの点からも好ましくないこと、等の問題点
があった。
【０００６】そこで、再加熱する工程を設けずに、溶融
状態のガラスから直接、予備成形を経て、精密成形を実
施する方法（以下、この方法をダイレクトガラスモール
ド法と称する。）が提案されている。しかしながら、ダ
イレクトガラスモールド法においては、ガラス溶融炉の
オリフィスから洩出する高温溶融ガラスを受ける受け型
や高温のガラスを予備成型するための予備成形用金型の
温度が高すぎると、型とガラスとが融着したり、型の劣
化が激しいため長期使用に耐えることができない等の問
題があり、逆に型の温度が低すぎるとガラスにしわやひ
け等の表面欠陥が生じることにより精密レンズを構成す
ることができない等の問題があった。
状態のガラスから直接、予備成形を経て、精密成形を実
施する方法（以下、この方法をダイレクトガラスモール
ド法と称する。）が提案されている。しかしながら、ダ
イレクトガラスモールド法においては、ガラス溶融炉の
オリフィスから洩出する高温溶融ガラスを受ける受け型
や高温のガラスを予備成型するための予備成形用金型の
温度が高すぎると、型とガラスとが融着したり、型の劣
化が激しいため長期使用に耐えることができない等の問
題があり、逆に型の温度が低すぎるとガラスにしわやひ
け等の表面欠陥が生じることにより精密レンズを構成す
ることができない等の問題があった。
【０００７】特開平４−３７６１４号公報には２００〜
５５０℃、特開平４−１４９０３２号公報には常温〜５
５０℃の治具で溶融ガラスを受けた後、成形前にガラス
軟化点以上に再加熱することにより「しわ」、「ひけ」
等の収縮痕や、真空泡等の表面欠陥を除去する方法が開
示されている。
５５０℃、特開平４−１４９０３２号公報には常温〜５
５０℃の治具で溶融ガラスを受けた後、成形前にガラス
軟化点以上に再加熱することにより「しわ」、「ひけ」
等の収縮痕や、真空泡等の表面欠陥を除去する方法が開
示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
公報に記載された方法においては、一旦低温治具で受け
たガラスを軟化点以上に再加熱する必要があること、加
熱に伴う治具の劣化、再加熱時の治具とガラスとの融着
等の問題から製品の歩留まりを向上することが困難であ
った。
公報に記載された方法においては、一旦低温治具で受け
たガラスを軟化点以上に再加熱する必要があること、加
熱に伴う治具の劣化、再加熱時の治具とガラスとの融着
等の問題から製品の歩留まりを向上することが困難であ
った。
【０００９】本発明は、上記従来技術の問題に鑑みて、
ガラスを再加熱する必要のないダイレクトガラスモール
ド法において、型の劣化、ガラスの表面欠陥等の問題を
解消して、歩留まりのよい製造方法を提供することを目
的とする。
ガラスを再加熱する必要のないダイレクトガラスモール
ド法において、型の劣化、ガラスの表面欠陥等の問題を
解消して、歩留まりのよい製造方法を提供することを目
的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、オリフィスから溶融落下する溶融状態のガラスを
ガラス受け部材で受けて所定温度まで冷却した後、所定
形状にプレス成形して光学ガラス素子を製造する方法に
おいて、前記ガラス受け部材に受けられたガラスが、目
的の光学ガラス素子において光学機能面となるガラス部
分に自由表面を形成するようにガラス受け部材を構成し
たことを特徴とする光学ガラス素子の製造方法である。
明は、オリフィスから溶融落下する溶融状態のガラスを
ガラス受け部材で受けて所定温度まで冷却した後、所定
形状にプレス成形して光学ガラス素子を製造する方法に
おいて、前記ガラス受け部材に受けられたガラスが、目
的の光学ガラス素子において光学機能面となるガラス部
分に自由表面を形成するようにガラス受け部材を構成し
たことを特徴とする光学ガラス素子の製造方法である。
【００１１】また、本発明は、ガラス受け部材が、中空
板であること、リングであることを含むものである。
板であること、リングであることを含むものである。
【００１２】また、本発明は、ガラス受け部材によりガ
ラスを保持して搬送することを含むものである。
ラスを保持して搬送することを含むものである。
【００１３】
【作用】高温のガラスを表面にしわ等の欠陥を生じさせ
ずに保持又は搬送することは難しい。なぜなら、そのよ
うなしわ等は、高温ガラスを受けたり、搬送したりする
治具とガラスとの温度差に主に起因するものであり、そ
のような治具としては、耐熱性のある金属又はセラミッ
クス等が一般に使用されるが、高温になるほど、これら
の治具とガラスとが反応を起こし易いためである。
ずに保持又は搬送することは難しい。なぜなら、そのよ
うなしわ等は、高温ガラスを受けたり、搬送したりする
治具とガラスとの温度差に主に起因するものであり、そ
のような治具としては、耐熱性のある金属又はセラミッ
クス等が一般に使用されるが、高温になるほど、これら
の治具とガラスとが反応を起こし易いためである。
【００１４】本発明においては、ガラス受け部材に受け
られたガラスが自由表面を有するようにガラス受け部材
を構成したことにより、治具とガラスとの反応の問題、
ガラス表面のしわ等の問題を解消するものである。
られたガラスが自由表面を有するようにガラス受け部材
を構成したことにより、治具とガラスとの反応の問題、
ガラス表面のしわ等の問題を解消するものである。
【００１５】以下本発明について詳細に説明する。
【００１６】本発明は、如何なる形状の光学ガラス素子
にも適用可能であり、特に非球面レンズ等の複雑な形状
を有する光学ガラス素子の成形に好適である。
にも適用可能であり、特に非球面レンズ等の複雑な形状
を有する光学ガラス素子の成形に好適である。
【００１７】本発明において、溶融状態のガラスとは、
粘度が１０4ｄＰａ・ｓｅｃ以下のガラスである。
粘度が１０4ｄＰａ・ｓｅｃ以下のガラスである。
【００１８】ガラス受け部材に受けられた溶融状態のガ
ラスはそのまま保持されることにより、プレス成形に供
されるに好適な温度にまで冷却される。
ラスはそのまま保持されることにより、プレス成形に供
されるに好適な温度にまで冷却される。
【００１９】ガラス受け部材は、保持されたガラスのう
ち光学ガラス素子の光学機能面となるガラス部分に自由
表面を形成させうるものであれば如何なる形状のもので
もよい。ここで自由表面とは、治具と接触せずに雰囲気
中にさらされている表面をさす。そのような形状として
は、例えば、板に穴を開けたもの（本明細書中において
は、中空板と称する）、リング状等を挙げることができ
る。また、ガラス受け部材を構成する材料としては、耐
熱性に優れ、少なくともガラスと接触する部分はガラス
と濡れ性が悪い材料であることが好ましく、例えば、耐
酸化性炭素材、窒化ホウ素セラミクス等を使用すること
ができ、ガラスとの濡れ性が多少よい材料の場合、例え
ば、ステンレス等の金属材、白金等の貴金属材、アルミ
ナ、ジルコニア等の酸化物セラミクス材等の場合には、
表面に離型材、例えば、炭素粉末、窒化ホウ素粉末等を
塗布する等の表面処理を施して使用することができる。
ち光学ガラス素子の光学機能面となるガラス部分に自由
表面を形成させうるものであれば如何なる形状のもので
もよい。ここで自由表面とは、治具と接触せずに雰囲気
中にさらされている表面をさす。そのような形状として
は、例えば、板に穴を開けたもの（本明細書中において
は、中空板と称する）、リング状等を挙げることができ
る。また、ガラス受け部材を構成する材料としては、耐
熱性に優れ、少なくともガラスと接触する部分はガラス
と濡れ性が悪い材料であることが好ましく、例えば、耐
酸化性炭素材、窒化ホウ素セラミクス等を使用すること
ができ、ガラスとの濡れ性が多少よい材料の場合、例え
ば、ステンレス等の金属材、白金等の貴金属材、アルミ
ナ、ジルコニア等の酸化物セラミクス材等の場合には、
表面に離型材、例えば、炭素粉末、窒化ホウ素粉末等を
塗布する等の表面処理を施して使用することができる。
【００２０】本発明における各工程は、全て非酸化性雰
囲気とすることが好ましいが、予備成形工程前までのガ
ラス塊を得る工程については、型とガラスとの反応、型
の劣化等が殆ど問題とならないので、大気中においても
実施することができる。
囲気とすることが好ましいが、予備成形工程前までのガ
ラス塊を得る工程については、型とガラスとの反応、型
の劣化等が殆ど問題とならないので、大気中においても
実施することができる。
【００２１】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。
明する。
【００２２】ＳＵＳ３０４を使用して直径３０ｍｍ、厚
さ２ｍｍの円板を作製し、この円板の中心部を打ち抜
き、直径１０ｍｍの穴を開け、穴のガラスと接する部分
に離型剤として粉末窒素化ホウ素を塗布してガラス受け
部材とした。
さ２ｍｍの円板を作製し、この円板の中心部を打ち抜
き、直径１０ｍｍの穴を開け、穴のガラスと接する部分
に離型剤として粉末窒素化ホウ素を塗布してガラス受け
部材とした。
【００２３】上記のごとく用意したガラス受け部材を使
用して、以下の要領で凸型ガラスレンズを作製した。
用して、以下の要領で凸型ガラスレンズを作製した。
【００２４】図１は、ガラスレンズの一連の製造工程を
示す工程図である。
示す工程図である。
【００２５】ガラス１１としてガラス転移点が５１０℃
の光学ガラスＳＫ１２を用い、ガラス溶解炉１２によっ
て１２００℃で溶解した後、１１００℃に保持した流量
制御１３を通し、オリフィス１０から溶融ガラスを不図
示のヒーターによって４５０℃に保持したガラス受け部
材２に受け、高温軟化ガラス塊を作製した。
の光学ガラスＳＫ１２を用い、ガラス溶解炉１２によっ
て１２００℃で溶解した後、１１００℃に保持した流量
制御１３を通し、オリフィス１０から溶融ガラスを不図
示のヒーターによって４５０℃に保持したガラス受け部
材２に受け、高温軟化ガラス塊を作製した。
【００２６】図２は、オリフィス１０から流出する溶融
ガラス１ａを中空板構造のガラス受け部材２で受け、高
温軟化ガラス塊１ｂを得る工程例を示す断面模式図であ
る。オリフィス１０から流出するガラスは、ガラス受け
部材に設けた穴により、光学ガラス素子の光学機能面と
なる上下面が自由表面となるようにその周囲を保持され
る。以上の工程はすべて大気中で行った。
ガラス１ａを中空板構造のガラス受け部材２で受け、高
温軟化ガラス塊１ｂを得る工程例を示す断面模式図であ
る。オリフィス１０から流出するガラスは、ガラス受け
部材に設けた穴により、光学ガラス素子の光学機能面と
なる上下面が自由表面となるようにその周囲を保持され
る。以上の工程はすべて大気中で行った。
【００２７】得られたガラス塊を、不図示の搬送治具に
よりガラス受け部材２と共にガス交換室４１へ運び、約
１分間放置し冷却した。次いで、ガス交換室４１の雰囲
気を窒素ガスで置換し、ガラス受け部材２からガラスを
取り外し、不図示の搬送治具により炭化タングステンＷ
Ｃを主成分とした超硬材の表面に窒化チタン（ＴｉＮ）
を被覆した予備成形用下型２０上に運び、予備成形用上
型２０ａを下降させてプレス圧１×１０6Ｐａ、６５０
℃の条件で３０秒間加圧成形した。予備成形されたガラ
スレンズ予備成形体をリング状の搬送治具３０ａにより
精密成形用下型２１上に運び、精密成形用上型２１ａを
下降させてプレス圧４×１０6Ｐａ、５８０℃の条件で
１分間加圧成形し、凸状ガラスレンズを得た。
よりガラス受け部材２と共にガス交換室４１へ運び、約
１分間放置し冷却した。次いで、ガス交換室４１の雰囲
気を窒素ガスで置換し、ガラス受け部材２からガラスを
取り外し、不図示の搬送治具により炭化タングステンＷ
Ｃを主成分とした超硬材の表面に窒化チタン（ＴｉＮ）
を被覆した予備成形用下型２０上に運び、予備成形用上
型２０ａを下降させてプレス圧１×１０6Ｐａ、６５０
℃の条件で３０秒間加圧成形した。予備成形されたガラ
スレンズ予備成形体をリング状の搬送治具３０ａにより
精密成形用下型２１上に運び、精密成形用上型２１ａを
下降させてプレス圧４×１０6Ｐａ、５８０℃の条件で
１分間加圧成形し、凸状ガラスレンズを得た。
【００２８】得られたガラスレンズの表面粗さと面精度
をそれぞれ、表面粗さ測定装置（Ｚｙｇｏ社製ＭＡＸＩ
Ｍ−３Ｄ）、光干渉計（Ｚｙｇｏ社製ＭＡＲＣ３）にて
測定した結果、プレス成形面の表面粗さが２ｎｍであ
り、面精度はニュートンリング１本以下であり、良好な
表面形状をもつガラスレンズであることが確認された。
以上、実施例により本発明を説明したが、ガラス受け部
材の設置場所、プレス成形用型の材質、形状、設置場所
及び設置雰囲気、予備成形工程の有無、加熱手段、ガラ
ス種、光学ガラス素子の形状等は本実施例に限定されな
いことはいうまでもない。
をそれぞれ、表面粗さ測定装置（Ｚｙｇｏ社製ＭＡＸＩ
Ｍ−３Ｄ）、光干渉計（Ｚｙｇｏ社製ＭＡＲＣ３）にて
測定した結果、プレス成形面の表面粗さが２ｎｍであ
り、面精度はニュートンリング１本以下であり、良好な
表面形状をもつガラスレンズであることが確認された。
以上、実施例により本発明を説明したが、ガラス受け部
材の設置場所、プレス成形用型の材質、形状、設置場所
及び設置雰囲気、予備成形工程の有無、加熱手段、ガラ
ス種、光学ガラス素子の形状等は本実施例に限定されな
いことはいうまでもない。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、ガラスを再加熱する必
要がないので、製造工程が簡略化され、低コスト化が容
易で、省エネルギーの点からも好ましい製造方法である
ダイレクトガラスモールド法において、ガラスに自由表
面を形成するようなガラス受け部材でガラスを保持する
ことにより、型の劣化、しわやひけ等のガラスの表面欠
陥等の問題を解消して、良好な光学ガラス素子を歩留ま
りよく製造することのできる製造方法を提供することが
できる。
要がないので、製造工程が簡略化され、低コスト化が容
易で、省エネルギーの点からも好ましい製造方法である
ダイレクトガラスモールド法において、ガラスに自由表
面を形成するようなガラス受け部材でガラスを保持する
ことにより、型の劣化、しわやひけ等のガラスの表面欠
陥等の問題を解消して、良好な光学ガラス素子を歩留ま
りよく製造することのできる製造方法を提供することが
できる。
【００３０】更に、本発明方法により、ガラスを保持又
は搬送する治具の劣化が著しく低減されるので、生産性
が向上し、製造コストが大幅に低減し、光学ガラス素子
を量産することが可能である。
は搬送する治具の劣化が著しく低減されるので、生産性
が向上し、製造コストが大幅に低減し、光学ガラス素子
を量産することが可能である。
【図１】本発明における、ガラスレンズ製造工程の１例
を示す工程図である。
を示す工程図である。
【図２】オリフィスから溶融落下するガラスをガラス受
け部材で受けてガラス塊とする工程例を示す模式図であ
る。
け部材で受けてガラス塊とする工程例を示す模式図であ
る。
１ａ 溶融ガラス １ｂ 高温軟化ガラス塊 ２ ガラス受け部材 １０ オリフィス １１ 溶融ガラス １２ ガラス溶解炉 １３ 流量制御パイプ ２０ 予備成形型 ２１ 精密成形型 ３０ 搬送治具 ４０ ガラス塊製造室 ４１ ガス置換室 ４２ 成形室
フロントページの続き (72)発明者 余語 瑞和 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−127955（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−60435（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03B 11/00 C03B 7/14
Claims (4)
- 【請求項１】 オリフィスから溶融落下する溶融状態の
ガラスをガラス受け部材で受けて所定温度まで冷却した
後、所定形状にプレス成形して光学ガラス素子を製造す
る方法において、前記ガラス受け部材に受けられたガラ
スが、目的の光学ガラス素子において光学機能面となる
ガラス部分に自由表面を形成するようにガラス受け部材
を構成したことを特徴とする光学ガラス素子の製造方
法。 - 【請求項２】 ガラス受け部材が、中空板である請求項
１に記載の製造方法。 - 【請求項３】 ガラス受け部材が、リングである請求項
１に記載の製造方法。 - 【請求項４】 ガラス受け部材によりガラスを保持して
搬送する請求項１〜３のいすれか一項に記載の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5135830A JP3045433B2 (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 光学ガラス素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5135830A JP3045433B2 (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 光学ガラス素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06345453A JPH06345453A (ja) | 1994-12-20 |
| JP3045433B2 true JP3045433B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=15160784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5135830A Expired - Lifetime JP3045433B2 (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 光学ガラス素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3045433B2 (ja) |
-
1993
- 1993-06-07 JP JP5135830A patent/JP3045433B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06345453A (ja) | 1994-12-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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