JP3630829B2

JP3630829B2 - Manufacturing method of optical element molding material

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Publication number: JP3630829B2
Application number: JP04587796A
Authority: JP
Inventors: 昌之冨田; 勇執行; 裕之久保; 瑞和余語
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-03-04
Filing date: 1996-03-04
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2016-03-04
Also published as: JPH09235124A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高温軟化状態のガラス塊を成形用素材とし、この成形用素材を一対の成形型でプレス成形し、成形光学素子を得る技術に関するものであり、
特に、この成形用素材となる高温軟化状態のガラス塊を、光学ガラスの溶融るつぼの流出パイプから流出する溶融ガラス流から直接得る技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高温軟化状態のガラス塊を成形用素材とし、この成形用素材を一対の成形型でプレス成形し、成形光学素子を得る技術が、特に、非球面レンズを安いコストで製造する技術として、脚光を浴び、その開発が進んでいる。
【０００３】
そして、さらに安いコストで、これらの成形光学素子を製造するために、成形用素材のコストを低減する技術が開発されている。
【０００４】
すなわち、当初の成形用素材は、光学ガラス溶融るつぼの流出パイプから流出してくる溶融ガラス流を、はさみ（シャー）で切断して得られた、高温軟化状態のガラス塊を、直ちに、一対の成形型でプレスして得たガラス成形体を、研削加工によって形状を加工し、その後、研磨加工によって表面粗さを滑らかにしたものであった。
【０００５】
この様に、ガラス成形体から成形形用素材を得るために、研削研磨加工が必要であった理由として、この様にして得られたガラス成形体の表面には以下に示す３つの欠陥があり、この欠陥部分を取り除く必要があったからである。
【０００６】
すなわち、溶融ガラス流をはさみで切断した時に発生したシャーマークと呼ばれる微細な泡の巻き込みによる外観上の欠陥、および、成形型の温度が比較的低いためにガラス成形体の表面に発生するゴブインマークと呼ばれる凸凹のウネリによる形状上の欠陥、および、成形型とガラスとの焼き付きを防止するために使用した離型材の窒化ボロン等がガラス成形体の表面に付着していることによる外観上の欠陥、の３つの欠陥があった。
【０００７】
そこで、これらの欠陥の発生を防止し、研削研磨加工を必要とせず、直ちに成形素材として使用することが可能な高品質のガラス塊を、光学ガラス溶融るつぼの流出パイプから流出する溶融ガラス流から直接得る技術が、近年開発されてきている。
【０００８】
例えば、特開平４−３７６１４号には、以下に示す工程からなる光学素子の成形方法が開示されている。
【０００９】
ここでは、溶融ガラス流から溶融ガラス塊を第１の型に受ける工程、溶融ガラス塊の表面を固化させる工程、ガラス塊を第１の受け型から第２の受け型に反転させて置き換える工程、第２の受け型の上でガラス塊を再加熱する工程、ガラス塊を成形型でプレス成形し成形光学素子を得る工程からなる成形光学素子の成形方法を提案している。
【００１０】
本公知例において、第１の受け型の上に受けられた溶融ガラス塊の上面は、溶融ガラスの自由表面であるので非常に滑らかである。
【００１１】
一方、本公知例において、溶融ガラスと第１の受け型との融着を防止するため、第１の受け型の温度を高温に加熱していないので、第１の受け型の上に受けられた溶融ガラス塊の下面は、凸凹のシワ状のゴブインマークが発生している。
【００１２】
第１の受け型の上にガラス塊を載せた状態で、上方から第２の受け型を接触させ、その状態のまま回転して上下を反転させ、そこで上方に来た第１の受け型を取り除くことにより、ガラス塊の凸凹のシワ状のゴブインマークの発生している面を上にすることができる。この状態で、ガラス塊を再加熱することにより、ガラスの熱変形により、ガラス塊の表面を平滑にでき、凸凹のシワ状のゴブインマークを平滑にしている。
【００１３】
一方、溶融ガラスと接触し溶融ガラスを成形する工具、または、溶融ガラス塊を成形する型、または、溶融ガラス塊を受ける型として、多孔質材料からなる型を用い、その多孔質性を利用し、これらの背部から高圧のガスを送り、これらの成形型または工具と溶融ガラスとの間に薄いガス層を形成することにより、これらの成形型または工具と溶融ガラスが直接に接触しないようにし、ガラスの融着を防止するとともに、溶融ガラスとこれらの成形型または工具との接触面に発生するガラス表面の凸凹のシワ状のゴブインマークの発生を防止できることは、古くから知られており、例えば、特公昭４８−２２９７７号に開示されている。
【００１４】
そして、この多孔質材料からなる型を溶融ガラス塊の受け型として用い、この受け型の背部から高圧のガスを送り、型の細孔からの噴出気体の圧力により、受け型から非接触状態で浮上保持した状態で溶融ガラス塊を保持することにより、光学素子成形用素材を得る技術は、特開平６−１２２５２６号に開示されている。
【００１５】
本公知例においては、背部から高圧のガスを送っている状態の多孔質材料の受け型の上に、光学ガラス溶融るつぼの流出パイプから流出する溶融ガラスを受け、この受け型の上で受けている溶融ガラス塊の重量が増えるにつれ、溶融ガラス塊と多孔質の受け型との接触面積が増え、すなわち、受け型の背部から供給される高圧ガスが自由に噴出できる面積が減少し、それに伴い、受け型へ供給されている高圧ガスの、圧力が増加、または、流量が減少、することに着目し、この高圧ガスの圧力または流量の変化をモニタし、その値からガラス塊の重量を演算し、その結果として一定重量のガラス塊を得ることを目的としている。
【００１６】
すなわち、この多孔質の受け型に供給されている高圧ガスの圧力または流量の変化から演算されたガラス塊の重量が所望の値になった時、受け型と溶融ガラス流出パイプとの中間部に設置されているレーザ加熱装置または赤外線加熱装置を用いて、溶融ガラス流出パイプから受け型へと流れている溶融ガラス流の中間部を急速加熱し流動性を高め、この部分のガラスを細長く括れさせ、最終的にこの括れ部分が切れて、一定重量のガラス塊を得ることができる技術を開示している。
【００１７】
本公知例によって得られたガラス塊は、上面は自由表面、下面は非接触浮上保持による自由表面、の状態で冷却されているので、このガラス塊の表面粗さは、上下面ともに非常に滑らかであり、ゴブインマークの様な凹凸のシワは全く見られない。また、本公知例によって得られたガラス塊は、はさみ等の器具を使わずに、シャーレスカットの状態で、溶融ガラス流から切断して得られているので、シャーマークによる欠陥は無い。
【００１８】
すなわち、本公知例によって得られたガラス塊は、その表面は非常に滑らかであり、また、シャーマークもないので、光学素子成形用素材としてそのまま使用することが可能な品質を有している。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例である特開平４−３７６１４号に開示されている、成形光学素子の製造方法には、以下に示す様な問題点があった。
【００２０】
溶融ガラスと第１の受け型との融着を防止するため、第１の受け型の温度を高温に加熱していないので、第１の受け型の上に受けられた溶融ガラス塊の下面は、凸凹のシワ状のゴブインマークが発生している。
【００２１】
そこで、第１の受け型の上にガラス塊を載せた状態で、上方から第２の受け型を接触させ、その状態のまま回転して上下を反転させ、そこで上方に来た第１の受け型を取り除くことにより、ガラス塊の凸凹のシワ状のゴブインマークの発生している面を上にし、この状態で、ガラス塊を再加熱することにより、ガラスの熱変形により、ガラス塊の表面を平滑にでき、凸凹のシワ状のゴブインマークを平滑にしている。
【００２２】
そして、このガラス塊の表面に発生している凸凹のシワ状のゴブインマークを平滑にし、かつ、次工程において成形可能な温度になるまでガラス塊を加熱する、ための再加熱工程に必要な時間は長く、７分ないし２０分の時間がかかっている。
【００２３】
この公知の成形光学素子の製造方法においては、光学ガラスの溶融から光学素子の成形までを一貫しておこなうので、その生産コストを大幅に下げることが可能であるが、この再加熱工程に必要な時間が長い場合、生産タクトが長くなり、生産個数が少なくなるので、生産コストが上がってしまう。
【００２４】
すなわち、第１の受け型に受けたガラス塊の下面にゴブインマークが発生すること、および、次工程においてプレス成形して成形光学素子を得るためにガラス塊を再加熱する必要があること、の２点がこの従来例による光学素子の成形方法における問題点である。
【００２５】
また、別の公知の方法である、上記従来例である特開平６−１２２５２６号に開示されている、光学素子成形用素材の製造方法には、以下に示す様な２つの問題点があった。
【００２６】
本従来例において、溶融ガラス塊を受ける多孔質の受け型、および、それを保持する保持部材、ともに加熱手段であるヒータ等を具備しておらず、溶融ガラス流を多孔質の受け型に受け溶融ガラス塊を得る時、受け型の温度は室温である。また、多孔質の受け型へ供給されるガスの供給系にはガス加熱装置は具備されておらず、室温のガスが多孔質の受け型へ供給される。室温の受け型に室温のガスが供給されるのであるから、その結果として、型の細孔を通って溶融ガラス受け面へ噴出するガスの温度は室温である。
【００２７】
すなわち、この多孔質の受け型に受けられた溶融ガラス塊は、その上面は大気にさらされた自由表面であるので、その上面は室温の空気と接触し直ちに冷却される。一方、この溶融ガラス塊は室温のガスにより浮上保持した状態の自由表面であるので、その下面は室温のガスと接触して直ちに冷却される。
【００２８】
したがって、この方法で得られたガラス塊は、その表面は、上下面とも、直ちに冷却され、表面だけ固化し、内部は高温の軟化状態のガラスとなる。この状態のガラス塊がさらに冷却されると、高温の軟化状態のガラスの熱膨張率は非常に大きいので、このガラス塊の内部の部分は収縮しようとする。しかし、その表面はすでに固化しているので、ガラス塊が均一に収縮することができず、ガラス塊の強度的に弱い部分が大きく変形し、ヒケと呼ばれる凹み部分がガラス塊の表面に発生する。
【００２９】
例えば、この方法で両凸形状のガラス塊を製造した場合、最も肉厚の厚い中心部に、このヒケは発生する。ヒケは、ガラス塊の上下両面に発生することもあれば、片面のみに発生することもあり、ガラス塊の形状や製造条件により異なる。
【００３０】
このようなヒケと呼ばれる凹み部分が発生しているガラス塊を、成形光学素子用素材として用いて、非酸化性雰囲気中で、上下一対の成形型でプレス成形して、成形光学素子を成形した場合、成形型によってヒケの凹み部分に非酸化性雰囲気ガスがトラップされた状態でプレス成形されることがあり、その場合、このヒケの部分が成形され、成形光学面にガス残りと呼ばれる凹み部分が発生する。もちろん、このようなガス残りのある成形光学素子は、不良品である。
【００３１】
すなわち、本従来例における第１の問題点は、受け型および受け型に供給するガスともに室温であるために、溶融ガラス塊の表面がすぐに冷め、そのためガラス塊の表面にヒケが発生することである。すなわち、本従来例によって得られたガラス塊は、上下面とも非常に滑らかであるが、ヒケが発生しているという問題点がある。
【００３２】
続いて、この従来例における他の問題点を説明する。
【００３３】
本従来例において、受け型の上に受けられた溶融ガラス塊の重量が所望の重量になった時、受け型と溶融ガラス流出パイプとの中間部に設置されているレーザ加熱装置または赤外線加熱装置を用いて、溶融ガラス流出パイプから受け型へと流れている溶融ガラス流の中間部を急速加熱し続けることにより、この部分のガラスの流動性を高め、この部分のガラスを細長く括れさせ、この括れ部分がどんどん細くなり、最終的にこの括れ部分が切れ、溶融ガラス塊を得ている。
【００３４】
本従来例において、溶融ガラス流から溶融ガラス塊をシャーレスカットの状態で切断して得るために、この溶融ガラス流の中間部を加熱装置で加熱しているのは、多孔質の受け型の細孔から上方へ噴出している室温のガスに晒されているために、この部分の溶融ガラス流が冷却され粘度の高い状態になっているので、そのままではシャーレスカットの状態でガラス流を切断できないからである。
【００３５】
また、本実施例では、溶融ガラス流を加熱して括れさせて切断するための加熱装置として、レーザ加熱装置または赤外線加熱装置を用いているが、これらの加熱装置でガラスをシャーレスカット可能な温度まで即時に加熱することは不可能で、１０秒程度の時間がかかる。この間にも、受け型上の溶融ガラス塊および溶融ガラス流の加熱されていない部分は、受け型から噴出する室温のガスにより冷却されてしまう。
【００３６】
この状態で、溶融ガラス流の中間部が加熱され切断された時、溶融ガラス塊の上に溶融ガラス流の下半分の部分が立った状態になる。この時、溶融ガラス塊および溶融ガラス流の部分ともに、その表面が冷却され固化した状態になっているので、溶融ガラス流の下半分の部分は、溶融ガラス塊に吸い込まれるように吸収されるのでは無く、溶融ガラス塊の上に倒れ、その後、溶融ガラス塊と溶融ガラス流の下半分の部分が一体化する。しかし、この時、溶融ガラス流の部分はその直径が小さいため速い速度で冷却され、その部分の屈折率は下がってしまう。一方、溶融ガラス塊の部分は熱容量が大きいので遅い速度で冷却され、屈折率は変化しない。すなわち、このようにして得られたガラス塊は、屈折率の低いガラス流の部分が折込んでおり、光学性能に問題がある。
【００３７】
すなわち、本実施例の第２の問題点として、受け型から噴出される室温のガスのために溶融ガラス流が冷却されてしまうことがある。その結果として、溶融ガラス流をシャーレスカットの状態で切断するための加熱装置が必要となり、また、ガラス塊に折込みが発生し光学性能上の問題が発生する。
【００３８】
上記の従来例の課題を解決するために、以下の目的を達成する光学素子成形用素材の製造方法を提供する。
【００４２】
本出願にかかる第４の発明の目的は、
受け型に受けたガラス塊の下面に凸凹のシワ状のゴブインマークが発生せず、上下面とも滑らかであり、ガラス塊の表面にはヒケと呼ばれる凹み部分は無く、折込みによる光学性能上の問題も無く、形状・外観・光学性能ともに優れた光学素子成形用素材として最適のガラス塊を、ガラス流を加熱すること無くシャーレスカットにより得、このガラス塊を次工程で再加熱無しで成形加工できる、
光学素子成形用素材の製造方法を提供することである。
【００４３】
本出願にかかる第５の発明の目的は、
より確実に第４の発明の目的を達成出来る、
光学素子成形用素材の製造方法を提供することである。
【００４４】
本出願にかかる第６の発明の目的は、
第４の発明の目的に加え、重量・形状の安定性に優れたガラス塊を、確実にシャーレスカットの状態で得、光学素子成形用素材とすることができる、
光学素子成形用素材の製造方法を提供することである。
【００４５】
本出願にかかる第７の発明の目的は、
第４の発明の目的に加え、より形状の安定性に優れたガラス塊を得、光学素子成形用素材とすることができる、
光学素子成形用素材の製造方法を提供することである。
【００７０】
【課題を解決するための手段および作用】
上記目的を達成するために、本出願にかかる発明は、
加熱ブロックに内蔵されているヒータにより前記加熱ブロックをガラスの歪点温度よりも高い温度に加熱し、続いて、加熱された前記加熱ブロックからの伝熱により、多孔質材料からなる受け型を所望の温度に加熱し、さらに、前記加熱ブロックの下方に結合されている高温ガス供給装置を通して、前記加熱ブロックと前記受け型の間に設けられたガス供給室へ高温のガスを供給し、この高温のガスが前記多孔質の前記受け型の細孔から上方へ噴出している状態で、光学ガラス溶融るつぼの流出部から流出している溶融ガラス流を、この状態で受け、その後、前記受け型の上に受けた溶融ガラス塊の重量が所望の重量になった後に、前記受け型を下方に下降させ、溶融るつぼの流出部と前記受け型の間で、前記溶融ガラス流を括れた状態にし、その状態で前記受け型を静止し、前記溶融ガラス流の括れた部分が切断した後に、前記受け型を次工程に搬送することを特徴とする。
【００７２】
その結果として、本発明による光学素子成形用素材は、溶融ガラス塊を受け型の受け、光学素子成形用素材として得る場合、以下に示すように、形状、外観、光学性能ともに優れた光学素子成形用素材を得ることが出来る。
【００７３】
受け型に受けたガラス塊の下面は、高温ガスによるガス層により受け型から浮上した状態で保持されているので、凸凹のシワ状のゴブインマークが発生しない。
【００７４】
また、ガラス塊の上下面ともに、非接触の自由表面状態に保持されているので、この面は非常に滑らかである。
【００７５】
また、ガラス塊の周囲は、受け型の受け面から上方へ噴出している高温のガスにより高温に保たれているので、ガラス塊の表面だけ急に冷却されることもなく、ガラス塊の表面にはヒケと呼ばれる凹み部分は発生しない。
【００７６】
また、溶融ガラス流からガラス塊をシャーレスカットの状態で得るために、ガラス塊を受けた受け型を下方へ降下させ、ガラス流を括れさせた状態で保持している工程において、括れたガラス流の周囲は、受け型の受け面から上方に噴出している高温のガスにより高温に保たれているので、この部分のガラスの温度は高く粘度は低いので、ガラス流を括れさせた状態で保持すると、直ちにガラス流をシャーレスカットの状態で切断することが可能になる。このようにして切断された部分は、温度が高く粘度が低いので、溶融ガラス塊に吸い込まれるように吸収され、また、この部分は急冷されていないので屈折率の変化は起きない。すなわち、折り込みによる光学性能上の問題は無い。
【００７７】
そして、このようにして得られた、形状・外観・光学性能ともに優れた光学素子成形用素材であるガラス塊を、そのまま、多孔質の受け型の上で高温のガスにより浮上保持された状態に保つことにより、このガラス塊は高温の状態に保たれ、次工程において、このガラス塊を再加熱すること無しに成形加工することができる。
【００７９】
高温ガス供給装置から供給されるガスの温度が、ガラスの転移点温度よりも低く、また、加熱ブロックの温度がガラスの歪点温度温度よりも低い場合、多孔質の受け型の温度も低くなり、その結果として、多孔質の受け型の細孔から噴出するガスの温度は低くなる。このような条件の下で、溶融ガラス流を受け型に受けてガラス塊を得ようとした場合、噴出ガスの温度が低いため、従来から知られている室温のガスを噴出してガラス塊を得た場合と同様に、高温のガラス塊の表面が急冷されるため、表面にヒケと呼ばれる凹みが発生する。また、ガラス塊を溶融ガラス流から切断するために受け型を下降させた時、ガラス流の括れ部分が冷却されるため、ガラスの温度が下がり、粘度が上がるため、そのままの状態で直ちにシャーレスカットの状態で切断することができず、ガラス流の括れ部を加熱装置で加熱する必要がになり、また、ガラス塊に折込みが発生してしまうこともある。
【００８０】
逆に、高温ガス供給装置から供給されるガスの温度が、ガラスの転移点温度よりも高く、また、加熱ブロックの温度がガラスの歪点温度より高い場合、多孔質の受け型の細孔から十分に高い温度のガスが噴出するので、より確実に、ガラス塊の表面にヒケと呼ばれる凹み部分は無く、折込みによる光学性能上の問題も無く、形状・外観・光学性能ともに優れた光学素子成形用素材として最適のガラス塊を、ガラス流を加熱することなくシャーレスカットにより得ることができる。
【００８２】
この一連の工程において、まず、溶融ガラス流を受け型に受けガラス塊を得る動作に入る直前の状態において、溶融るつぼの流出パイプから流出している溶融ガラスはシャーレスカットの状態で切断され、溶融ガラスは流出パイプの出口から２ｍｍほど飛び出した状態になっている。この状態で、受け型と加熱ブロックと高温ガス供給装置からなる部分は、流出パイプの出口の直下の位置に移動し、その位置で静止する。その位置は、受け型が流出パイプの出口の下方１０ｍｍくらいが望ましい。
【００８３】
その状態で保持していると、流出パイプの出口からの溶融ガラスの流出が進み、溶融ガラスの先端が下降し、受け型に到達する。その状態で保持することにより、溶融ガラス流を受け型の上に受け溶融ガラス塊を得ることができる。
【００８４】
所望のガラス塊の重量が小さい場合、受け型を当初の位置に固定したままで、溶融ガラス流を受け型に受けガラス塊を得て、問題は無い。しかし、所望のガラス塊の重量が大きい場合、受け型を当初の位置に固定したまま、溶融ガラス流を受け型に受けガラス塊を得ると、ガラス流を受け型に受けるに従いガラス塊が大きくなり、ガラス塊の上面と流出パイプの出口が接近してしまう。このように、ガラス塊の上面と流出パイプの出口が接近した状態で、溶融ガラス流をシャーレスカットの状態で切断するために、受け型を下降させると、溶融ガラス流に発生するの括れの部分の発生位置や発生時期にバラツキが生じやすく、その結果として、ガラス塊の重量・形状がばらつく。これを防止するためには、所望のガラス塊の重量が大きい場合、受け型の上に溶融ガラス流を受け始めると同時に、一定の微速で受け型を下降させ、受け型に受けたガラス塊の上面と流出パイプの出口との距離を、常にほぼ一定に保つことが望ましい。このようにして得られたガラス塊を、シャーレスカットの状態で溶融ガラス流から切断するために、受け型を下降させた場合、溶融ガラス流に発生する括れが、発生位置や発生時期が安定して発生し、その結果として、ガラス塊の重量・形状が安定する。
【００８５】
また、溶融ガラス流を受け型に受けて得たガラス塊が所望の重量になった時、ガラス流をシャーレスカットの状態で得るために受け型を下降させるに際し、受け型の下降速度および下降端位置が常に一定である必要がある。すなわち、受け型の下降速度および下降位置にバラツキがある場合、シャーレスカットが確実に行われず、括れ部分のガラスがガラス塊に折込んだりすることがある。
【００８６】
すなわち、溶融ガラス流を受け型に受けガラス塊を得る工程において、受け型を上下方向に上記のように速度を制御して移動させることにより、重量・形状の安定性に優れたガラス塊を、確実にシャーレスカットの状態で得ることができる。
【００８８】
溶融ガラス流を受け型に受ける初期の時点においては、比較的多量のガスを受け型の細孔から噴出させる必要があり、ガスの噴出量が少なく十分で無い場合、溶融ガラス流の先端部と多孔質の受け型の受け面とが接触してしまうことがあり、このように多孔質の受け型の受け面と接触してしまったガラス塊は、受け型の細孔の凸凹を転写してしまうので、光学素子成形用素材として使用することができない。
【００８９】
一方、溶融ガラス流を受け型に受け溶融ガラス塊を得た後も、多量の高温のガスを受け型の細孔から噴出し続けると、ガラス塊の下面がガスの圧力により大きく凹んでしまう。
【００９０】
そこで、溶融ガラス流を受け型に受け始める時点において、多量のガスを噴出させて、溶融ガラス流の先端と受け型が接触することを防ぎ、溶融ガラス塊を得始めた後の工程において、ガラス塊を浮上させるのに必要な範囲内で、ガスの噴出流量を減少させることにより、受け型との接触痕も無く、ガス圧による変形の凹みも無い、より形状の安定性に優れたガラス塊を得ることができる。
【００９１】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
図１は、本発明の第１の実施例にかかる、光学素子成形用素材の製造装置の、多孔質の受け型と、それを保持する加熱ブロックと、高温ガス供給装置とからなる部分の構成を説明する図である。
【００９２】
また、図２は、本発明の第１の実施例にかかる、光学素子成形用素材の製造装置の概略の構成を説明する図である。
【００９３】
まず、本実施例における、装置の構成および動作について、その概略を説明する。
【００９４】
図１において、多孔質の受け型１は、その上面の溶融ガラスの受け面となる面は、球面形状に凹んだ形状に加工されている。多孔質の受け型１の側部および底部は、加熱ブロック２により保持されている。
【００９５】
加熱ブロック２の内部には、カートリッジヒータ３が設置され、これにより、加熱ブロック２は、所望の温度まで加熱される。加熱ブロック２には、熱電対４が設置され、これにより加熱ブロック２の温度を測定し、加熱ブロック２の温度を制御している。加熱ブロック２の温度が所望の温度まで加熱されると、加熱ブロック２に密着した状態で保持されている、多孔質の受け型１の温度も、加熱ブロック２からの伝熱により、所定の温度まで加熱された状態になる。
【００９６】
多孔質の受け型１の底部には、多孔質の受け型１と加熱ブロック２との間に、ガス供給室５となる空間部が構成されている。ガス供給室５には、下方から、加熱ブロック２を貫通して高温ガス供給装置が設置されている。高温ガス供給装置からガス供給室５へガスが供給され、ガス供給室５へ供給されたガスは、多孔質の受け型１の細孔を通って、多孔質の受け型１の上面の溶融ガラスの受け面に噴出する。
【００９７】
高温ガス供給装置は、金属パイプ６と石英ガラスパイプ７と巻き線ヒータ８と熱電対９と固定治具１０により構成されている。金属パイプ６は、加熱ブロック２に挿入され、ガス供給室５まで貫通している。金属パイプ６の内部には、石英ガラスパイプ７が設置されている。石英ガラスパイプ７の内部には、上下方向に細長い巻線ヒータ８が設置されている。高温ガス供給装置のガス出口に相当する位置、すなわち、細長い巻き線ヒータ８の上方に、熱電対９が設置されている。高温ガス供給装置により供給されるガスの温度は、熱電対９により測定され、制御される。金属パイプ６と石英ガラスパイプ７と巻き線ヒータ８と熱電対９は、高温ガス供給装置の下部にて、固定治具１０によって固定されている。固定治具１０の下部には、ガス導入口１１が設置されており、そこから上方へ、ガス導入路が貫通している。ガス導入口１１から導入されたガスは、固定治具１０内のガス導入路を通って、金属パイプ６と石英ガラスパイプ７により構成されているガス流路へ導入される。ガス流路を構成する石英ガラスパイプ７の内部に設置された細長い巻線ヒータ８は、高温に加熱されているので、ガスがガス流路内を流れる間に、高温の巻き線ヒータ８との間で熱交換が行われ、ガスが高温ガス供給装置のガス出口に到達するまでに、ガスは十分に加熱される。
【００９８】
一方、図２において、光学ガラス溶融用白金るつぼ２１の内部で溶融された光学ガラスは、るつぼ２１の下部に設置された流出パイプ２２を通って、流出される。
【００９９】
溶融ガラス流出パイプ２２の出口は、成形室２３の内部に設置されており、成形室２３の内部は非酸化性雰囲気に保たれている。
【０１００】
成形室２３の内部には、図１に示した構成の、多孔質の受け型１と加熱ブロック２と高温ガス供給装置からなる、光学素子成形用素材の製造装置の部分（今後はガラス塊受け部と呼ぶ）が、設置されている。ガラス塊受け部は、成形室２３の内部で、上下および横方向に移動できる。なお、図２において、構造を概略説明するため簡略化して描いているため、多孔質の受け型１のみを描いているが、実際には、ここには、多孔質の受け型１と加熱ブロック２と高温ガス供給装置からなる、ガラス塊受け部が設置されている。
【０１０１】
本第１の実施例においては、成形室２３の内部における工程は、溶融状態のガラス塊１２を多孔質の受け型１の上に受けるガラス塊受け工程と、多孔質の受け型１の上に載っている溶融状態のガラス塊１２を上方から上型２４でプレス成形して光学素子成形用素材１３を得る成形用素材プレス工程と、得られた光学素子成形用素材１３を成形室２３から取り出す取り出し工程の３つの工程からなる。そして、これらの３工程は、成形室２３の内部の左方、中央部、右方の３か所で順次行われる。
【０１０２】
成形室２３の左方で行われるガラス塊受け工程において、ガラス塊受け部は、当初、溶融ガラス流出パイプ２２の出口の直下に位置し、受け型１の受け面から高温のガスを噴出している状態で、溶融ガラス流を受け型１の上に受け溶融ガラス塊を得る。溶融ガラス塊の重量が所望の重量になった時、ガラス塊受け部を下方へ所定の距離下降させ、ガラス流に括れを作る。この状態で、受け型１から噴出する高温のガスの影響で、括れ部のガラスの温度が高く、粘度は低いので、この括れ部のガラスは直ちにシャーレスカットの状態で切断される。シャーレスカットの状態でガラス流を切断し、溶融ガラス塊１２を受け型１の上に得た後、ガラス塊受け部は、下方へ降下し、右方へ移動し、中央部まで移動する。なお、この間、多孔質の受け型１の受け面からは、高温のガスが噴出し続けている。
【０１０３】
成形室２３の内部の中央部まで移動したガラス塊受け部は、プレス工程を行なう所定の位置まで上方へ上昇する。その後、直ちに、上方からプレス成形用の上型２４が下降してきて、多孔質の受け型１の上に浮上保持されているガラス塊１２をプレス成形して、光学素子成形用素材１３を得る。この時、多孔質の受け型１の上に浮上保持されているガラス塊１２は、温度が高いので、プレス成形に際しての再加熱は不要である。
【０１０４】
また、プレス成形用の上型２４は、一般的な成形型、例えば、金属、超硬合金、セラミック、カーボンなどからなる成形型でも良く、また、多孔質の材料からなる型の背面から高圧ガスを供給する構造の型でも良く、また、本発明でガラス塊受け部として使用しているものと同構造の、多孔質の材料からなる型の背面から高温高圧のガスを供給する構造の型でも良い。
【０１０５】
光学素子成形用素材１３をプレス成形した後、上型２４は上昇し、その後、光学素子成形用素材１３を載せた状態の受け型１は、下方へ下降し、右方へ移動する。
【０１０６】
成形室２３の内部の右方まで移動したガラス塊受け部は、取り出し工程を行なう所定の位置まで上方へ上昇する。その位置で、受け型１の上に載っている光学素子成形用素材１３は、取り出し用搬送装置（図示せず）により取り出され、置換室２５を介して、光学素子成形用素材の製造装置の外部へと搬送される。
【０１０７】
次に、本実施例における、より具体的な実施形態を説明する。
【０１０８】
まず、本実施例で使用したガラスおよび成形した素材の形状を説明する。
【０１０９】
本実施例において、使用した光学ガラスは、屈折率ｎ_ｄ＝１．５８、アッベ数ν_ｄ＝６０の光学特性を持つガラスであり、本ガラスの歪点温度は４７０℃であり、転移点温度は５００℃である。
【０１１０】
また、本実施例で得た光学素子成形用素材の形状は、凸メニスカス形状であり、直径１８ｍｍ、中心肉厚５ｍｍ、凸面Ｒ１５ｍｍ、凹面Ｒ８０ｍｍである。
【０１１１】
次に、本実施例における、ガラス塊受け部の構成を詳細に説明する。
【０１１２】
本実施例におけるガラス塊受け部は、ステンレス製の多孔質の受け型１とステンレス製の加熱ブロック２と高温ガス供給装置からなっている。
【０１１３】
多孔質の受け型１は、微小なボール形状のステンレス鋼を燒結して得たもので、その穴径は１０μｍであり、溶融ガラス受け面はＲ１５ｍｍの球形状の凹面に加工されている。
【０１１４】
加熱ブロック２は、内部に出力３００Ｗのカートリッジヒータ３を２本内蔵している。
【０１１５】
高温ガス供給装置のガス流路を形成する金属パイプ６は、ステンレス製のパイプからなっている。また、ガス流路内の巻線ヒータ８は一般的な巻線ヒータであり、その出力は６５０Ｗである。また、この高温ガス供給装置には窒素ガスを供給した。
【０１１６】
高温ガス供給装置と加熱ブロック２は、高温ガス供給装置の金属パイプの外周にネジを切り、これを加熱ブロックの下部に設けられたネジ穴に挿入し締め付け固定した。
【０１１７】
多孔質の受け型１と加熱ブロック２の間には、容積３ｃｍ^２のガス供給室５が設けられた。高温ガス供給装置は、このガス供給室５の内部まで貫通した状態で固定された。この時、高温ガス供給装置の先端部と多孔質の受け型１の背面との距離は、約５ｍｍであった。
【０１１８】
次に、本実施例における、光学素子成形用素材の製造装置の構成を詳細に説明する。
【０１１９】
本実施例における、光学素子成形用素材の製造装置は、ガラス塊受け部とこのガラス塊受け部を上下に駆動させる装置および左右に駆動させる装置とガラス塊１２をプレス成形する上型２４を、窒素雰囲気に保たれた成形室２３の中に収納している。また、溶融ガラス流出パイプ２２の出口は、成形室２３の内部に設置されている。
【０１２０】
また、成形室２３を形成する壁と流出パイプ２２は、気密性を有する構造で固定されており、成形室２３の内部の窒素雰囲気は保たれている。また、成形室２３に隣接して、成形された光学素子成形用素材１３を取り出すための置換室２５が設置されており、この置換室２５で雰囲気を窒素雰囲気から大気雰囲気へ置換することにより、光学素子成形用素材１３を取り出す時に成形室２３の内部の気密性を保っている。
【０１２１】
また、成形室２３の内部に設置された、ガラス塊受け部を上下および左右に駆動する装置は、それぞれ１軸ＮＣロボットから成っており、ガラス塊受け部の位置および速度を制御して移動することが可能である。
【０１２２】
以下、本実施例における、上記の光学素子成形用素材の製造装置を用いて、上記の溶融光学ガラスから、上記形状の形状の光学素子成形用素材を製造する方法を説明する。
【０１２３】
溶融るつぼ２１内の光学ガラスは、１２００℃に加熱されている。そして、流出パイプ２２の温度を１０５０℃に保つことにより、流出パイプ２２の出口から１０００℃の溶融光学ガラスを流出させた。
【０１２４】
ガラス塊受け部の加熱ブロック２は、内蔵のカートリッジヒータ３により４８０℃に加熱されている。また、高温ガス供給装置に、０．５ＭＰａの圧力の窒素ガスを供給し、ガス流路内に設置された巻き線ヒータ８を高温に加熱し、窒素ガスを加熱し、７００℃の高温の窒素ガスをガス供給室５へ供給した。その結果、多孔質の受け型１の溶融ガラス受け面の細孔から高温の窒素ガスが噴出している状態になる。
【０１２５】
ガラス塊受け工程を開始するに際して、溶融ガラス流出パイプ２２の出口から流出している溶融ガラス流は、前工程におけるガラス塊受け工程により、シャーレスカットの状態に切断されており、その溶融ガラス流の先端は、流出パイプ２２の出口から２ｍｍほど下まで垂れ下がっている。
【０１２６】
この状態で、ガラス塊受け部を成形室２３の内部左方へ、横方向の移動をする。続いて、このガラス塊受け部を、流出パイプ２２の出口の直下まで上昇させる。この時、受け型１は、流出パイプ２２の出口の下１０ｍｍに位置している。この状態で、溶融ガラス流が受け型１に接近するまで、受け型１を静止させた状態で待つ。この時、受け型１から３０ｌ／分の流量の高温の窒素ガスが噴出している状態である。
【０１２７】
溶融ガラス流が下降し、その先端部が受け型１と接近し、受け型１の溶融ガラス受け面から噴出している高温の窒素ガスにより、溶融ガラス流の先端部が浮上している状態になった後、受け型１を微速で下方へ下降させる。この下降動作は、１軸ＮＣロボットにより速度および位置を正確に制御して行なわれる。具体的には、初期位置から２ｍｍ下方の位置まで、０．１ｍｍ／秒の速度で下降させた。この間に、受け型１の上に、所望の重量のガラス塊１２が得られた。
【０１２８】
なお、この微速で下降しながらガラス塊１２を受け型１に受ける工程中に、受け型１から噴出している高温の窒素ガスの流量を、３０ｌ／分から１０ｌ／分に減少した。これは、受け型１から噴出している高温の窒素ガスにより、受け型１に受けた溶融ガラス塊１２の下面が凹んでしまうのを防止するためである。なお、受け型１から噴出している窒素ガスの流量が１０ｌ／分でも、ガラス塊１２は、受け型１から浮上した状態になっている。
【０１２９】
受け型１を微速下降する工程において、所定の重量の溶融ガラス塊１２が受け型１の上に得られた後、所定の距離を受け型１を急降下させ、溶融ガラス流を括れさせた。具体的には、ガラス塊受け終了位置から６ｍｍ下方の位置まで、２０ｍｍ／秒の速度で下降させた。その結果、流出パイプ２２のの出口から流出する溶融ガラス流は、流出パイプ２２の出口と受け型１に受けられたガラス塊１２との間で、括れた状態になった。
【０１３０】
溶融ガラス流が括れた状態で、受け型１を静止させ、しばらくすると、表面張力の影響で、括れた部分の溶融ガラス流が、流出パイプ２２の出口方向と受け型１の上のガラス塊１２方向との２方向に分割され、シャーレスカットの状態で切断される。具体的には、受け型１を静止させると、ガラス流の括れ部分はどんどん細くなり、１秒ほどでシャーレスカットの状態で切断された。
【０１３１】
もちろん、この状態でも、多孔質の受け型１からは、高温の窒素ガスが噴出しており、ガラス塊１２は、受け型１から浮上した状態になっている。
【０１３２】
このようにして、受け型１の上に溶融ガラス塊１２を受けた後、ガラス塊受け部は下降し、成形室２３の内部を、右方へ移動し、中央部まで移動する。そして、ガラス塊受け部は、プレス工程を行なう所定の位置まで上昇する。
【０１３３】
本実施例において、光学素子成形用素材を成形するための上型２４は、ステンレスで作られており、Ｒ８０ｍｍの凸球面形状に加工されている。
【０１３４】
この上型２４は、ガラス塊１２をプレス成形するに際し、内蔵するヒータ（図示せず）により４５０℃に加熱されている。
【０１３５】
プレス成形する直前、このガラス塊１２の温度は６２０℃あり、粘度が低いので、この状態で直ちにプレス成形できる。本実施例においては、上型２４を直ちに下降させ、１０００Ｎのプレス力で、ガラス塊１２をプレス成形して、光学素子成形用素材１３を得た。
【０１３６】
なお、ガラス塊１２をプレス成形して成形用素材１３を得る間も、受け型１の表面からは高温の窒素ガスが噴出し続けている。
【０１３７】
光学素子成形用素材１３をプレス成形した後、上型２４は上昇し、その後、光学素子成形用素材１３を載せた状態の受け型１は、下方へ下降し、右方へ移動する。
【０１３８】
成形室２３の内部の右方まで移動したガラス塊受け部は、取り出し工程を行なう所定の位置まで上方へ上昇する。その位置で、受け型１の上に載っている光学素子成形用素材１３は、取り出し用搬送装置（図示せず）により取り出され、置換室２５を介して、光学素子成形用素材の製造装置の外部へと搬送される。
【０１３９】
本実施例によって得られた光学素子成形用素材１３は、その形状・外観・光学性能ともに非常に優れたもので、光学素子成形用素材として最適なものであった。
【０１４０】
また、本実施例においては、光学素子成形用素材の形状が凸メニスカス形状のものについて説明したが、他の形状についても適用できることは言うまでもない。
【０１４１】
本実施例に特有の効果としては、
形状・外観・光学性能ともに優れた光学素子成形用素材を、安いコストで得ることができる点、および、
ガラス塊をプレス成形して光学素子成形用素材を得るので、所望の形状の光学素子成形用素材を得ることができる点、および、
ガラス塊の受け型および成形用上型が窒素雰囲気の成形室内に設置されているので、これらの型の耐久性が良くなる点、等がある。
【０１４２】
（第２の実施例）
図３は、本発明の第２の実施例にかかる、光学素子の製造装置の概略の構成を説明する図である。
【０１４３】
まず、本実施例における、装置の構成および動作について、その概略を説明する。
【０１４４】
なお、本実施例における、ガラス塊受け部の構成および動作は、実施例１において用い、図１で説明したものと同様である。
【０１４５】
図３において、光学ガラス溶融用白金るつぼ２１の内部で溶融された光学ガラスは、るつぼ２１の下部に設置された流出パイプ２２を通って、流出される。
【０１４６】
溶融ガラス流出パイプ２２の出口は、成形室２３の内部に設置されており、成形室２３の内部は非酸化性雰囲気に保たれている。
【０１４７】
成形室２３の内部には、図１に示した構成のガラス塊受け部が、設置されている。ガラス塊受け部は、成形室２３の内部で、上下および横方向に移動できる。なお、図３において、構造を概略説明するため簡略化して描いているため、多孔質の受け型１のみを描いているが、実際には、ここには、多孔質の受け型１と加熱ブロック２と高温ガス供給装置からなる、ガラス塊受け部が設置されている。
【０１４８】
本第２の実施例においては、成形室２３の内部における工程は、溶融状態のガラス塊１２を多孔質の受け型１の上に受けるガラス塊受け工程と、多孔質の受け型１の上に載っている溶融状態のガラス塊１２を上方から上型２６でプレス成形して成形光学素子１４を得る光学素子プレス工程と、得られた光学素子１４を成形室２３から取り出す取り出し工程の３つの工程からなる。そして、これらの３工程は、成形室２３の内部の左方、中央部、右方の３か所で順次行われる。
【０１４９】
成形室２３の左方で行われるガラス塊受け工程において、ガラス塊受け部は、当初、溶融ガラス流出パイプ２２の出口の直下に位置し、受け型１の受け面から高温のガスを噴出している状態で、溶融ガラス流を受け型１の上に受け溶融ガラス塊を得る。溶融ガラス塊の重量が所望の重量になった時、ガラス塊受け部を下方へ所定の距離下降させ、ガラス流に括れを作る。この状態で、受け型１から噴出する高温のガスの影響で、括れ部のガラスの温度が高く、粘度は低いので、この括れ部のガラスは直ちにシャーレスカットの状態で切断される。シャーレスカットの状態でガラス流を切断し、溶融ガラス塊１２を受け型１の上に得た後、ガラス塊受け部は、下方へ降下し、右方へ移動し、中央部まで移動する。なお、この間、多孔質の受け型１の受け面からは、高温のガスが噴出し続けている。
【０１５０】
成形室２３の内部の中央部まで移動したガラス塊受け部は、プレス工程を行なう所定の位置まで上方へ上昇する。その後、直ちに、上方から光学素子成形用の上型２６が下降してきて、多孔質の受け型１の上に浮上保持されているガラス塊１２をプレス成形して、成形光学素子１４を得る。この時、多孔質の受け型１の上に浮上保持されているガラス塊１２は、温度が高いので、プレス成形に際しての再加熱は不要である。
【０１５１】
また、光学素子成形用の上型２６は、一般的な成形型、例えば、超硬合金、セラミックなどからなる成形型でも良く、また、多孔質の材料からなる型の背面から高圧ガスを供給する構造の型でも良く、また、本発明でガラス塊受け部として使用しているものと同構造の、多孔質の材料からなる型の背面から高温高圧のガスを供給する構造の型でも良い。
【０１５２】
成形光学素子１４をプレス成形した後、光学素子成形用上型２６は上昇し、その後、成形光学素子１４を載せた状態の受け型１は、下方へ下降し、右方へ移動する。
【０１５３】
成形室２３の内部の右方まで移動したガラス塊受け部は、取り出し工程を行なう所定の位置まで上方へ上昇する。その位置で、受け型１の上に載っている成形光学素子１４は、取り出し用搬送装置（図示せず）により取り出され、置換室２５を介して、光学素子の製造装置の外部へと搬送される。
【０１５４】
次に、本実施例における、より具体的な実施形態を説明する。
【０１５５】
まず、本実施例で使用したガラスおよび成形した素材の形状を説明する。
【０１５６】
本実施例において、使用した光学ガラスは、実施例１で用いたものと同一である。
【０１５７】
また、本実施例で得た光学素子の形状は、両凸形状であり、直径１２ｍｍ、中心肉厚３ｍｍ、下面Ｒ３０ｍｍ、上面Ｒ１０ｍｍである。
【０１５８】
次に、本実施例における、ガラス塊受け部の構成を詳細に説明する。
【０１５９】
本実施例におけるガラス塊受け部は、アルミナ製の多孔質の受け型１とステンレス製の加熱ブロック２と高温ガス供給装置からなっている。
【０１６０】
多孔質の受け型１は、微小なボール形状のアルミナを燒結して得たもので、その穴径は２μｍであり、溶融ガラス受け面はＲ３０ｍｍの球形状の凹面に加工されている。
【０１６１】
加熱ブロック２は、内部に出力３００Ｗのカートリッジヒータ３を２本内蔵している。
【０１６２】
高温ガス供給装置のガス流路を形成する金属パイプ６は、ステンレス製のパイプからなっている。また、ガス流路内の巻線ヒータ８は白金製の巻線ヒータであり、その出力は１０００Ｗである。また、この高温ガス供給装置には窒素ガスを供給した。
【０１６３】
高温ガス供給装置と加熱ブロック２は、高温ガス供給装置の金属パイプ６を加熱ブロック２の下部に設けられた穴に挿入し溶接して固定した。
【０１６４】
多孔質の受け型１と加熱ブロック２の間には、容積３ｃｍ^２のガス供給室５が設けられた。高温ガス供給装置は、このガス供給室５の内部まで貫通した状態で固定された。この時、高温ガス供給装置の先端部と多孔質の受け型１の背面との距離は、約５ｍｍであった。
【０１６５】
次に、本実施例における、光学素子の製造装置の構成を詳細に説明する。
【０１６６】
本実施例における、光学素子の製造装置は、ガラス塊受け部とこのガラス塊受け部を上下に駆動させる装置および左右に駆動させる装置とガラス塊１２をプレス成形する上型２６を、窒素雰囲気に保たれた成形室２３の中に収納している。また、溶融ガラス流出パイプ２２の出口は、成形室２３の内部に設置されている。
【０１６７】
また、流出パイプ２２と成形室２３を形成する壁は、気密性を有する構造で固定されており、成形室２３の内部の窒素雰囲気は保たれている。また、成形室２３に隣接して、成形された成形光学素子１４を取り出すための置換室２５が設置されており、この置換室２５で雰囲気を窒素雰囲気から大気雰囲気へ置換することにより、成形光学素子１４を取り出す時に成形室２３の内部の気密性を保っている。
【０１６８】
また、置換室２３の内部に設置された、ガラス塊受け部を上下および左右に駆動する装置は、それぞれ１軸ＮＣロボットから成っており、ガラス塊受け部の位置および速度を制御して移動することが可能である。
【０１６９】
以下、本実施例における、上記の光学素子の製造装置を用いて、上記の溶融光学ガラスから、上記形状の形状の光学素子を製造する方法を説明する。
【０１７０】
溶融るつぼ２１内の光学ガラスは、１２００℃に加熱されている。そして、流出パイプ２２の温度を１０５０℃に保つことにより、流出パイプ２２の出口から１０００℃の溶融光学ガラスを流出させた。
【０１７１】
ガラス塊受け部の加熱ブロック２は、内蔵のカートリッジヒータ３により６５０℃に加熱されている。また、高温ガス供給装置に、１．０ＭＰａの圧力の窒素ガスを供給し、ガス流路内に設置された白金巻き線ヒータ８を高温に加熱し、窒素ガスを加熱し、９００℃の高温の窒素ガスをガス供給室５へ供給した。その結果、多孔質の受け型１の溶融ガラス受け面の細孔から高温の窒素ガスが噴出している状態になる。
【０１７２】
ガラス塊受け工程を開始するに際して、溶融ガラス流出パイプ２２の出口から流出している溶融ガラス流は、前工程におけるガラス塊受け工程により、シャーレスカットの状態に切断されており、その溶融ガラス流の先端は、流出パイプ２２の出口から２ｍｍほど下まで垂れ下がっている。
【０１７３】
この状態で、ガラス塊受け部を成形室２３の内部左方へ、横方向の移動をする。続いて、このガラス塊受け部を、流出パイプ２２の出口の直下まで上昇させる。この時、受け型１は、流出パイプ２２の出口の下１０ｍｍに位置している。この状態で、溶融ガラス流が受け型１に接近するまで、受け型１を静止させた状態で待つ。この時、受け型１から３０ｌ／分の流量の高温の窒素ガスが噴出している状態である。
【０１７４】
溶融ガラス流が下降し、その先端部が受け型１と接近し、受け型１の溶融ガラス受け面から噴出している高温の窒素ガスにより、溶融ガラス流の先端部が浮上している状態になった後、受け型１を微速で下方へ下降させる。この下降動作は、１軸ＮＣロボットにより速度および位置を正確に制御して行なわれる。具体的には、初期位置から１ｍｍ下方の位置まで、０．１ｍｍ／秒の速度で下降させた。この間に、受け型１の上に、所望の重量のガラス塊１２が得られた。
【０１７５】
なお、この微速で下降しながらガラス塊１２を受け型１に受ける工程中に、受け型１から噴出している高温の窒素ガスの流量を、３０ｌ／分から１０ｌ／分に減少した。これは、受け型１から噴出している高温の窒素ガスにより、受け型１に受けた溶融ガラス塊１２の下面が凹んでしまうのを防止するためである。なお、受け型１から噴出している窒素ガスの流量が１０ｌ／分でも、ガラス塊１２は、受け型１から浮上した状態になっている。
【０１７６】
受け型１を微速下降する工程において、所定の重量の溶融ガラス塊１２が受け型１の上に得られた後、所定の距離を受け型１を急降下させ、溶融ガラス流を括れさせた。具体的には、ガラス塊受け終了位置から５ｍｍ下方の位置まで、２０ｍｍ／秒の速度で下降させた。その結果、流出パイプ２２の出口から流出する溶融ガラス流は、流出パイプ２２の出口と受け型１に受けられたガラス塊１２との間で、括れた状態になった。
【０１７７】
溶融ガラス流が括れた状態で、受け型１を静止させ、しばらくすると、表面張力の影響で、括れた部分の溶融ガラス流が、流出パイプ２２の出口方向と受け型１の上のガラス塊１２方向との２方向に分割され、シャーレスカットの状態で切断される。具体的には、受け型１を静止させると、ガラス流の括れ部分はどんどん細くなり、１秒ほどでシャーレスカットの状態で切断された。
【０１７８】
もちろん、この状態でも、多孔質の受け型１からは、高温の窒素ガスが噴出しており、ガラス塊１２は、受け型１から浮上した状態になっている。
【０１７９】
このようにして、受け型１の上に溶融ガラス塊１２を受けた後、ガラス塊受け部は下降し、成形室２３の内部を、右方へ移動し、中央部まで移動する。そして、ガラス塊受け部は、プレス工程を行なう所定の位置まで上昇する。
【０１８０】
本実施例において、成形光学素子を成形するための上型２６は、ガラス塊受け部として使用しているものと同構造の、多孔質の材料からなる型の背面から高温高圧のガスを供給する構造の型である。すなわち、多孔質の上型２６とそれを保持する加熱ブロック（図示せず）とそれに高温高圧のガスを供給するための高温ガス供給装置（図示せず）からなっている。
【０１８１】
この多孔質の上型２６は、受け型１と同様に、多孔質のアルミナで作られており、Ｒ１０ｍｍの凹球面形状に加工されている。
【０１８２】
ガラス塊１２をプレス成形するに際し、上型２６の加熱ブロックは内蔵するカートリッジヒータにより６５０℃に加熱されており、高温ガスの供給装置から１．０ＭＰａの窒素ガスが９００℃に加熱されて供給されている。
【０１８３】
プレス成形する直前、このガラス塊１２の温度は７００℃あり、粘度が低いので、この状態で直ちにプレス成形できる。
【０１８４】
本実施例においては、上型２６を直ちに下降させ、当初、５００Ｎのプレス力で、ガラス塊１２のプレス成形を開始し、プレス成形の進展にともない、受け型１および上型２６を保持する加熱ブロックの温度を５００℃に下げるとともに、これらに高温ガス供給装置から供給される窒素ガスの温度を室温に下げ、それに伴い、プレス力を徐々に上げ、最終的に３０００Ｎの力でプレスし、成形光学素子１４を得た。
【０１８５】
もちろん、このようにしてガラス塊１２をプレス成形して成形光学素子１４を得る間、常に受け型１および上型２６の表面から高圧のガスが噴出しているので、ガラスがこれらの型と接触することはなく、これらの型から僅かに浮上した状態でプレス成形されている。
【０１８６】
成形光学素子１４をプレス成形した後、上型２６は上昇し、その後、成形光学素子１４を載せた状態の受け型１は、下方へ下降し、右方へ移動する。
【０１８７】
成形室２３の内部の右方まで移動したガラス塊受け部は、取り出し工程を行なう所定の位置まで上方へ上昇する。その位置で、受け型１の上に載っている成形光学素子１４は、取り出し用搬送装置（図示せず）により取り出され、置換室２５を介して、光学素子の製造装置の外部へと搬送される。
【０１８８】
本実施例によって得られた成形光学素子１３は、その形状・外観・光学性能ともに非常に優れたものであった。
【０１８９】
また、本実施例においては、成形光学素子の形状が両凸形状のものについて説明したが、他の形状についても適用できることは言うまでもない。
【０１９０】
本実施例に特有の効果としては、
形状・外観・光学性能ともに優れた成形光学素子を、安いコストで得ることができる点、および、
ガラス塊の受け型および成形用上型が窒素雰囲気の成形室内に設置されているので、これらの型の耐久性が良くなる点、等がある。
【０１９１】
（第３の実施例）
図４は、本発明の第３の実施例にかかる、光学素子の製造装置の概略の構成を説明する図である。
【０１９２】
まず、本実施例における、装置の構成および動作について、その概略を説明する。
【０１９３】
なお、本実施例における、ガラス塊受け部の構成および動作は、実施例１において用い、図１で説明したものと同様である。
【０１９４】
本実施例において、溶融ガラス流から溶融ガラス塊を受ける工程は大気雰囲気中で行なわれており、、このガラス塊をプレス成形して成形光学素子を得る工程は窒素雰囲気中の成形室内で行っている。
【０１９５】
図４において、光学ガラス溶融用白金るつぼ２１の内部で溶融された光学ガラスは、るつぼ２１の下部に設置された流出パイプ２２を通って、流出される。また、溶融ガラス流出パイプ２２の出口は、大気雰囲気中に設置されている。
【０１９６】
図１に示した構成のガラス塊受け部は、大気雰囲気中に設置されている。このガラス塊受け部は、上下および横方向に移動できる。なお、図４において、構造を概略説明するため簡略化して描いているため、多孔質の受け型１のみを描いているが、実際には、ここには、多孔質の受け型１と加熱ブロック２と高温ガス供給装置からなる、ガラス塊受け部が設置されている。
【０１９７】
本第３の実施例においては、大気雰囲気中における工程は、溶融状態のガラス塊１２を多孔質の受け型１の上に受けるガラス塊受け工程と、得られたガラス塊１２を取り出す取り出し工程の２つの工程からなる。そして、これらの２工程は、左方、右方の２か所で順次行われる。
【０１９８】
ガラス塊受け工程において、ガラス塊受け部は、当初、溶融ガラス流出パイプ２２の出口の直下に位置し、受け型１の受け面から高温のガスを噴出している状態で、溶融ガラス流を受け型１の上に受け溶融ガラス塊を得る。溶融ガラス塊の重量が所望の重量になった時、ガラス塊受け部を下方へ所定の距離下降させ、ガラス流に括れを作る。この状態で、受け型１から噴出する高温のガスの影響で、括れ部のガラスの温度が高く、粘度は低いので、この括れ部のガラスは直ちにシャーレスカットの状態で切断される。シャーレスカットの状態でガラス流を切断し、溶融ガラス塊１２を受け型１の上に得た後、ガラス塊受け部は、下方へ降下し、右方へ移動する。なお、この間、多孔質の受け型１の受け面からは、高温のガスが噴出し続けている。
【０１９９】
右方まで移動したガラス塊受け部は、取り出し工程を行なう所定の位置まで上方へ上昇する。その位置で、受け型１の上に載っているガラス塊１２は、取り出し用搬送装置（図示せず）により取り出され、置換室２５を介して、窒素雰囲気の成形室２３の内部へと搬送され、光学素子成形用下型２７と光学素子成形用上型２８の上下一対の成形型の中に挿入される。
【０２００】
その後、直ちに、上方からプレス成形用の上型２８が下降してきて、ガラス塊１２をプレス成形して、成形光学素子１４を得る。この時、成形型の中に挿入されたガラス塊１２は、温度が高いので、プレス成形に際しての再加熱は不要である。また、プレス成形用の下型２７および上型２８は、一般的な成形型、例えば、超硬合金などからなる成形型でよい。
【０２０１】
成形光学素子１４をプレス成形した後、、上型２８は上昇し、成形光学素子１４は、取り出し用搬送装置（図示せず）により取り出され、置換室２５を介して、光学素子の製造装置の外部へ搬送される。
【０２０２】
次に、本実施例における、より具体的な実施形態を説明する。
【０２０３】
まず、本実施例で使用したガラスおよび成形した素材の形状を説明する。
【０２０４】
本実施例において、使用した光学ガラスは、実施例１で用いたものと同一である。
【０２０５】
また、本実施例で得た光学素子の形状は、実施例２で用いたものと同一であり、両凸形状であり、直径１２ｍｍ、中心肉厚３ｍｍ、下面Ｒ３０ｍｍ、上面Ｒ１０ｍｍである。
【０２０６】
次に、本実施例における、ガラス塊受け部の構成を詳細に説明する。
【０２０７】
本実施例におけるガラス塊受け部は、カーボン製の多孔質の受け型１とステンレス製の加熱ブロック２と高温ガス供給装置からなっている。
【０２０８】
多孔質の受け型１は、微小なボール形状のカーボンを燒結して得たもので、その穴径は１０μｍであり、溶融ガラス受け面はＲ３０ｍｍの球形状の凹面に加工されている。
【０２０９】
加熱ブロック２は、内部に出力３００Ｗのカートリッジヒータ３を２本内蔵している。
【０２１０】
高温ガス供給装置のガス流路を形成する金属パイプ６は、ステンレス製のパイプからなっている。また、ガス流路内の巻線ヒータ８は一般の巻線ヒータであり、その出力は６５０Ｗである。また、この高温ガス供給装置には空気を供給した。
【０２１１】
高温ガス供給装置と加熱ブロック２は、高温ガス供給装置の金属パイプの外周にネジを切り、これを加熱ブロックの下部に設けられたネジ穴に挿入し締め付け固定した。
【０２１２】
多孔質の受け型１と加熱ブロック２の間には、容積３ｃｍ^２のガス供給室５が設けられた。高温ガス供給装置は、このガス供給室５の内部まで貫通した状態で固定された。この時、高温ガス供給装置の先端部と多孔質の受け型１の背面との距離は、約５ｍｍであった。
【０２１３】
次に、本実施例における、光学素子の製造装置の構成を詳細に説明する。
【０２１４】
本実施例における、光学素子の製造装置において、ガラス塊受け部とこのガラス塊受け部を上下に駆動させる装置および左右に駆動させる装置は大気雰囲気中に設置されている。また、ガラス塊１２をプレス成形して成形光学素子を得るための下型２７と上型２６を、窒素雰囲気に保たれた成形室２３の中に収納している。また、溶融ガラス流出パイプ２２の出口は、大気雰囲気中に設置されている。
【０２１５】
また、大気雰囲気中に設置された、ガラス塊受け部を上下および左右に駆動する装置は、それぞれ１軸ＮＣロボットから成っており、ガラス塊受け部の位置および速度を制御して移動することが可能である。
【０２１６】
また、成形室２３に隣接して、ガラス塊１２を搬入したり、成形光学素子１４を搬出したりするための置換室２５がそれぞれ設置されており、この置換室２５で雰囲気を窒素雰囲気から大気雰囲気へ置換することにより、成形室２３の内部の気密性を保っている。
【０２１７】
以下、本実施例における、上記の光学素子の製造装置を用いて、上記の溶融光学ガラスから、上記形状の形状の成形光学素子を製造する方法を説明する。
【０２１８】
溶融るつぼ２１内の光学ガラスは、１２００℃に加熱されている。そして、流出パイプ２２の温度を１０５０℃に保つことにより、流出パイプ２２の出口から１０００℃の溶融光学ガラスを流出させた。
【０２１９】
ガラス塊受け部の加熱ブロック２は、内蔵のカートリッジヒータ３により４９０℃に加熱されている。また、高温ガス供給装置に、０．５ＭＰａの圧力の窒素ガスを供給し、ガス流路内に設置された巻き線ヒータ８を高温に加熱し、空気を加熱し、６００℃の高温の空気をガス供給室５へ供給した。その結果、多孔質の受け型１の溶融ガラス受け面の細孔から高温の空気が噴出している状態になる。
【０２２０】
ガラス塊受け工程を開始するに際して、溶融ガラス流出パイプ２２の出口から流出している溶融ガラス流は、前工程におけるガラス塊受け工程により、シャーレスカットの状態に切断されており、その溶融ガラス流の先端は、流出パイプ２２の出口から２ｍｍほど下まで垂れ下がっている。
【０２２１】
この状態で、ガラス塊受け部を左方へ、横方向の移動をする。続いて、このガラス塊受け部を、流出パイプ２２の出口の直下まで上昇させる。この時、受け型１は、流出パイプ２２の出口の下１０ｍｍに位置している。この状態で、溶融ガラス流が受け型１に接近するまで、受け型１を静止させた状態で待つ。この時、受け型１から３０ｌ／分の流量の高温の空気が噴出している状態である。
【０２２２】
溶融ガラス流が下降し、その先端部が受け型１と接近し、受け型１の溶融ガラス受け面から噴出している高温の空気により、溶融ガラス流の先端部が浮上している状態になった後、受け型１を微速で下方へ下降させる。この下降動作は、１軸ＮＣロボットにより速度および位置を正確に制御して行なわれる。具体的には、初期位置から１ｍｍ下方の位置まで、０．１ｍｍ／秒の速度で下降させた。この間に、受け型１の上に、所望の重量のガラス塊１２が得られた。
【０２２３】
なお、この微速で下降しながらガラス塊１２を受け型１に受ける工程中に、受け型１から噴出している高温の空気の流量を、３０ｌ／分から１０ｌ／分に減少した。これは、受け型１から噴出している高温の空気により、受け型１に受けた溶融ガラス塊１２の下面が凹んでしまうのを防止するためである。なお、受け型１から噴出している空気の流量が１０ｌ／分でも、ガラス塊１２は、受け型１から浮上した状態になっている。
【０２２４】
受け型１を微速下降する工程において、所定の重量の溶融ガラス塊１２が受け型１の上に得られた後、所定の距離を受け型１を急降下させ、溶融ガラス流を括れさせた。具体的には、ガラス塊受け終了位置から５ｍｍ下方の位置まで、２０ｍｍ／秒の速度で下降させた。その結果、流出パイプ２２のの出口から流出する溶融ガラス流は、流出パイプ２２の出口と受け型１に受けられたガラス塊１２との間で、括れた状態になった。
【０２２５】
溶融ガラス流が括れた状態で、受け型１を静止させ、しばらくすると、表面張力の影響で、括れた部分の溶融ガラス流が、流出パイプ２２の出口方向と受け型１の上のガラス塊１２方向との２方向に分割され、シャーレスカットの状態で切断される。具体的には、受け型１を静止させると、ガラス流の括れ部分はどんどん細くなり、１秒ほどでシャーレスカットの状態で切断された。
【０２２６】
もちろん、この状態でも、多孔質の受け型１からは、高温の空気が噴出しており、ガラス塊１２は、受け型１から浮上した状態になっている。
【０２２７】
このようにして、受け型１の上に溶融ガラス塊１２を受けた後、ガラス塊受け部は下降し右方まで移動する。そして、ガラス塊受け部は、取り出し工程を行なう所定の位置まで上昇する。
【０２２８】
本実施例において、成形光学素子を成形するための下型２７および上型２８は、超硬合金で作られており、それらの成形面には、離型効果を有する薄いカーボン膜がコーティングされている。
【０２２９】
この下型２７および上型２８は、ガラス塊１２をプレス成形するに際し、内蔵するヒータ（図示せず）により５８０℃に加熱されている。
【０２３０】
プレス成形する直前、このガラス塊１２の温度は６００℃あり、粘度が低いので、この状態で直ちにプレス成形できる。本実施例においては、上型２８を直ちに下降させ、４０００Ｎのプレス力で、ガラス塊１２をプレス成形して、成形光学素子１４を得た。
【０２３１】
成形光学素子１４をプレス成形した後、、上型２８は上昇し、成形光学素子１４は、取り出し用搬送装置（図示せず）により取り出され、置換室２５を介して、光学素子の製造装置の外部へ搬送される。
【０２３２】
本実施例によって得られた成形光学素子１４は、その形状・外観・光学性能ともに非常に優れたものであった。
【０２３３】
また、本実施例においては、成形光学素子の形状が両凸形状のものについて説明したが、他の形状についても適用できることは言うまでもない。
【０２３４】
本実施例に特有の効果としては、
形状・外観・光学性能ともに優れた成形光学素子を、安いコストで得ることができる点、および、
従来から使われている成形装置を転用することにより装置コストが安くなる点、
および、
溶融ガラスからガラス塊を受ける工程を大気中で行うので、装置のメンテナンスが容易である点、などがある。
【０２３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願の発明によれば、形状、外観、光学性能ともに優れた光学素子成形用素材として最適のガラス塊を従来に比べ安価に得ることができるので製造コストを低減できる。
【０２３６】
また、ガラス流を加熱することなくシャーレスカットによって、このガラス塊を得ることができるので、装置コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例にかかる、光学素子成形用素材の製造装置の、多孔質の受け型と、それを保持する加熱ブロックと、高温ガス供給装置とからなる部分の構成を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施例にかかる、光学素子成形用素材の製造装置の、全体の概略の構成を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施例にかかる、成形光学素子の製造装置の、全体の概略の構成を説明する図である。
【図４】本発明の第３の実施例にかかる、成形光学素子の製造装置の、全体の概略の構成を説明する図である。
【符号の説明】
１多孔質の受け型
２加熱ブロック
３カートリッジヒータ
４熱電対
５ガス供給室
６金属パイプ
７石英ガラスパイプ
８巻線ヒータ
９熱電対
１０固定治具
１１ガス導入口
１２ガラス塊
１３光学素子成形用素材
１４成形光学素子
２１ガラス溶融るつぼ
２２流出パイプ
２３成形室
２４素材成形用上型
２５置換室
２６光学素子成形用上型
２７光学素子成形用下型
２８光学素子成形用上型[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for obtaining a molded optical element by using a glass lump in a high temperature softened state as a molding material, press molding the molding material with a pair of molding dies,
In particular, the present invention relates to a technique for directly obtaining a glass lump in a high temperature softened state as a forming material from a molten glass flow flowing out from an outflow pipe of a melting crucible of optical glass.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a high-temperature softened glass lump is used as a molding material, and this molding material is press-molded with a pair of molds to obtain a molded optical element, in particular, as a technology for manufacturing an aspheric lens at a low cost, In the spotlight, its development is progressing.
[0003]
And in order to manufacture these shaping | molding optical elements at a cheaper cost, the technique which reduces the cost of the raw material for shaping | molding is developed.
[0004]
That is, the original molding material is a high-temperature softened glass lump obtained by cutting the molten glass flow flowing out from the outflow pipe of the optical glass melting crucible with scissors. The glass molded body obtained by pressing with a mold was processed into a shape by grinding, and then the surface roughness was smoothed by polishing.
[0005]
As described above, the surface of the glass molded body thus obtained has the following three defects as the reason why grinding and polishing processing is necessary in order to obtain a molding material from the glass molded body. This is because it was necessary to remove the defective portion.
[0006]
In other words, defects in appearance due to entrainment of fine bubbles called shear marks generated when the molten glass flow was cut with scissors, and gobbin generated on the surface of the glass molded body because the temperature of the mold was relatively low Defects in shape due to uneven undulations called marks, and boron nitride of the mold release material used to prevent seizure between the mold and glass on the surface of the glass molded body There were three defects: defects.
[0007]
Therefore, a high-quality glass lump that prevents the occurrence of these defects, does not require grinding and polishing, and can be used as a molding material immediately, is obtained from the molten glass flow that flows out from the outflow pipe of the optical glass melting crucible. Directly acquired technologies have been developed in recent years.
[0008]
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-37614 discloses a method for molding an optical element comprising the following steps.
[0009]
Here, the step of receiving the molten glass lump from the molten glass stream in the first mold, the step of solidifying the surface of the molten glass lump, the step of replacing the glass lump by reversing from the first receiving mold to the second receiving mold, A molding optical element molding method comprising a step of reheating a glass lump on a second receiving mold and a step of press-molding the glass lump with a mold to obtain a molded optical element is proposed.
[0010]
In this known example, the upper surface of the molten glass block received on the first receiving mold is very smooth because it is the free surface of the molten glass.
[0011]
On the other hand, in this known example, since the temperature of the first receiving mold is not heated to a high temperature in order to prevent fusion between the molten glass and the first receiving mold, it can be received on the first receiving mold. The lower surface of the molten glass lump has uneven wrinkle-shaped gobin marks.
[0012]
With the glass block placed on the first receiving mold, the second receiving mold is brought into contact with the upper side, rotated in that state and turned upside down, and the first receiving mold that has come upwards there By removing, the surface of the glass lump where the uneven wrinkle-shaped gobin mark is generated can be turned up. In this state, by reheating the glass lump, the surface of the glass lump can be smoothed by thermal deformation of the glass, and the uneven wrinkled gobin mark is smoothed.
[0013]
On the other hand, a tool made of a porous material is used as a tool that contacts molten glass to form molten glass, a mold that molds molten glass lump, or a mold that receives molten glass lump. , By sending high pressure gas from these backs, forming a thin gas layer between these molds or tools and molten glass, so that these molds or tools and molten glass do not come into direct contact, It has been known for a long time that it is possible to prevent the glass from fusing and to prevent the occurrence of uneven wrinkled gob-in marks on the glass surface that occur on the contact surface between the molten glass and these molds or tools, For example, this is disclosed in Japanese Patent Publication No. 48-22777.
[0014]
The mold made of this porous material is used as a receiving mold for the molten glass lump, a high-pressure gas is sent from the back of the receiving mold, and the pressure of the gas ejected from the mold pores causes the receiving mold to be in a non-contact state. Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-122526 discloses a technique for obtaining an optical element forming material by holding a molten glass lump in a floating state.
[0015]
In this known example, the molten glass flowing out from the outflow pipe of the optical glass melting crucible is received on the receiving mold of the porous material in a state where high-pressure gas is sent from the back, and is received on this receiving mold. As the weight of the molten glass lump increases, the contact area between the molten glass lump and the porous receiving mold increases, that is, the area where the high-pressure gas supplied from the back of the receiving mold can be freely ejected decreases. Pay attention to the fact that the pressure of the high-pressure gas supplied to the receiving mold increases or the flow rate decreases, and monitors the change in pressure or flow rate of this high-pressure gas, and calculates the weight of the glass lump from that value. As a result, the object is to obtain a glass block having a constant weight.
[0016]
That is, when the weight of the glass lump calculated from the change in the pressure or flow rate of the high-pressure gas supplied to the porous receiving mold reaches a desired value, it is placed in the middle part between the receiving mold and the molten glass outflow pipe. Using the installed laser heating device or infrared heating device, the middle part of the molten glass flow flowing from the molten glass outflow pipe to the receiving mold is rapidly heated to improve the fluidity, and this portion of the glass is elongated. In addition, a technique is disclosed in which the constricted portion is finally cut and a glass lump having a constant weight can be obtained.
[0017]
Since the glass lump obtained by this known example is cooled with the upper surface being a free surface and the lower surface being a free surface by non-contact levitation holding, the surface roughness of the glass lump is very smooth on both the upper and lower surfaces. There are no wrinkles on the surface like gob-in marks. Moreover, since the glass lump obtained by this known example is obtained by cutting from a molten glass flow in a shearless cut state without using a tool such as scissors, there is no defect due to the shear mark.
[0018]
That is, the glass lump obtained by this known example has a quality that can be used as it is as an optical element molding material because its surface is very smooth and there is no shear mark.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
However, the method for manufacturing a molded optical element disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-37614, which is the conventional example, has the following problems.
[0020]
In order to prevent fusion between the molten glass and the first receiving mold, since the temperature of the first receiving mold is not heated to a high temperature, the lower surface of the molten glass block received on the first receiving mold is Uneven wrinkled gob-in marks are generated.
[0021]
Therefore, with the glass block placed on the first receiving mold, the second receiving mold is brought into contact with the upper side, rotated in that state, and turned upside down. By removing the mold, the surface of the glass lump with the uneven wrinkled gob-in mark is raised, and in this state, by reheating the glass lump, the surface of the glass lump is deformed by thermal deformation of the glass. Can be made smooth, and the uneven wrinkled gob-in mark is made smooth.
[0022]
And it is necessary for the reheating process for smoothing the uneven wrinkled gob-in mark generated on the surface of the glass lump and heating the glass lump until it becomes a moldable temperature in the next step. The time is long and takes 7-20 minutes.
[0023]
In this known molding optical element manufacturing method, the process from the melting of the optical glass to the molding of the optical element is performed consistently, so that the production cost can be greatly reduced, but this is necessary for the reheating step. If the time is long, the production tact time becomes long and the number of production decreases, so that the production cost increases.
[0024]
That is, a gob in mark is generated on the lower surface of the glass lump received by the first receiving mold, and the glass lump needs to be reheated in order to obtain a molded optical element by press molding in the next step, These two points are problems in the optical element molding method according to this conventional example.
[0025]
In addition, the optical element molding material manufacturing method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-122526, which is another conventional method, has the following two problems. .
[0026]
In this conventional example, the porous receiving mold for receiving the molten glass lump, the holding member for holding the molten glass lump, and the heater, which is a heating means, are not provided, and the molten glass flow is received by the porous receiving mold. When obtaining the molten glass mass, the temperature of the receiving mold is room temperature. Further, the gas supply system supplied to the porous receiving mold is not equipped with a gas heating device, and room temperature gas is supplied to the porous receiving mold. Since room temperature gas is supplied to the room temperature receiving mold, as a result, the temperature of the gas ejected through the mold pores to the molten glass receiving surface is room temperature.
[0027]
That is, since the upper surface of the molten glass block received by the porous receiving mold is a free surface exposed to the atmosphere, the upper surface comes into contact with air at room temperature and is immediately cooled. On the other hand, since this molten glass lump is a free surface in a state of being floated and held by a room temperature gas, its lower surface is immediately cooled by coming into contact with the room temperature gas.
[0028]
Therefore, the surface of the glass lump obtained by this method is immediately cooled on both the upper and lower surfaces, and only the surface is solidified, and the inside becomes a high-temperature softened glass. When the glass lump in this state is further cooled, the coefficient of thermal expansion of the high-temperature softened glass is so large that the inner portion of the glass lump tends to shrink. However, since the surface has already solidified, the glass lump cannot be shrunk uniformly, the weak part of the glass lump is greatly deformed, and a dent part called sink is generated on the surface of the glass lump. .
[0029]
For example, when a biconvex glass lump is produced by this method, this sink mark is generated at the thickest central portion. Sinks may occur on both the upper and lower surfaces of the glass lump, or may occur only on one side, depending on the shape of the glass lump and the manufacturing conditions.
[0030]
Using a glass lump in which such a concave portion called sink is generated as a material for a molded optical element, the molded optical element was molded by press molding with a pair of upper and lower molds in a non-oxidizing atmosphere. In some cases, the molding die may be press-molded in a state where the non-oxidizing atmosphere gas is trapped in the recess portion of the sink, and in this case, the sink portion is molded and a recess portion called a gas residue is formed on the molding optical surface. Will occur. Of course, such a molded optical element having a gas residue is a defective product.
[0031]
That is, the first problem in this conventional example is that both the receiving mold and the gas supplied to the receiving mold are at room temperature, so that the surface of the molten glass lump is quickly cooled, and thus the surface of the glass lump generates sink marks. It is. That is, the glass lump obtained by this conventional example is very smooth on both the upper and lower surfaces, but has a problem that sink marks are generated.
[0032]
Next, other problems in this conventional example will be described.
[0033]
In this conventional example, when the weight of the molten glass lump received on the receiving mold reaches a desired weight, a laser heating device or an infrared heating device installed at an intermediate portion between the receiving mold and the molten glass outflow pipe Is used to increase the fluidity of the glass in this part by continuing to rapidly heat the middle part of the molten glass stream flowing from the molten glass outflow pipe to the receiving mold. The constricted portion becomes thinner and thinner, and finally the constricted portion is cut to obtain a molten glass lump.
[0034]
In this conventional example, in order to obtain a molten glass lump by cutting the molten glass lump in a shearless cut state, the intermediate portion of the molten glass flow is heated by a heating device. Because the molten glass flow in this part is cooled and in a high-viscosity state because it is exposed to room temperature gas blowing upward from the hole, the glass flow cannot be cut in a state of shearless cutting as it is. Because.
[0035]
Further, in this embodiment, a laser heating device or an infrared heating device is used as a heating device for heating and squeezing and cutting the molten glass stream. However, the temperature at which the glass can be shearlessly cut with these heating devices. It is impossible to heat immediately until it takes about 10 seconds. Also during this time, the molten glass lump on the receiving mold and the unheated portion of the molten glass flow are cooled by the room temperature gas ejected from the receiving mold.
[0036]
In this state, when the middle part of the molten glass flow is heated and cut, the lower half of the molten glass flow stands on the molten glass lump. At this time, both the molten glass lump and the molten glass flow part are cooled and solidified, so the lower half of the molten glass flow is absorbed so as to be sucked into the molten glass lump. Instead, it falls over the molten glass mass, and then the molten glass mass and the lower half of the molten glass stream are integrated. However, at this time, the portion of the molten glass flow is cooled at a high speed because of its small diameter, and the refractive index of the portion decreases. On the other hand, the molten glass lump portion is cooled at a slow rate because of its large heat capacity, and the refractive index does not change. That is, the glass lump obtained in this way has a glass flow portion with a low refractive index, which has a problem in optical performance.
[0037]
That is, as a second problem of this embodiment, the molten glass flow may be cooled due to room temperature gas ejected from the receiving mold. As a result, a heating device for cutting the molten glass flow in a shearless cut state is necessary, and the glass lump is folded, resulting in a problem in optical performance.
[0038]
In order to solve the above-described problems of the conventional example, a method for manufacturing an optical element molding material that achieves the following object is provided.
[0042]
The purpose of the fourth invention according to this application is:
There is no uneven wrinkle-shaped gob-in mark on the lower surface of the glass lump received by the receiving mold, and the upper and lower surfaces are smooth, and there are no dents called sink marks on the surface of the glass lump. There is no problem, and an optimal glass lump as an optical element molding material with excellent shape, appearance and optical performance is obtained by shearless cutting without heating the glass flow, and this glass lump is molded without reheating in the next process. it can,
It is to provide a method for manufacturing an optical element molding material.
[0043]
The purpose of the fifth invention according to the present application is:
The object of the fourth invention can be achieved more reliably.
It is to provide a method for manufacturing an optical element molding material.
[0044]
The object of the sixth invention according to the present application is as follows:
In addition to the purpose of the fourth invention, a glass lump excellent in stability of weight and shape can be reliably obtained in a shearless cut state, and can be used as an optical element molding material.
It is to provide a method for manufacturing an optical element molding material.
[0045]
The object of the seventh invention according to the present application is:
In addition to the object of the fourth invention, it is possible to obtain a glass lump having more excellent shape stability and to be an optical element molding material.
It is to provide a method for manufacturing an optical element molding material.
[0070]
[Means and Actions for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to the present application is
By the heater built in the heating block Said Heating block Temperature higher than the strain point temperature of glass Heated to followed by heating Said By heat transfer from the heating block, the receiving mold made of the porous material is heated to a desired temperature, Said Through the hot gas supply device connected under the heating block, Said With heating block Said High temperature gas is supplied to the gas supply chamber provided between the receiving molds, and this high temperature gas is Said Porous Said In this state, the molten glass flow flowing out from the outflow portion of the optical glass melting crucible is received in this state while being ejected upward from the receiving-type pores, Thereafter, after the weight of the molten glass lump received on the receiving mold reaches a desired weight, the receiving mold is lowered downward, and the molten glass flow between the outflow portion of the melting crucible and the receiving mold. In this state, the receiving mold is stopped, and after the constricted portion of the molten glass flow is cut, the receiving mold is conveyed to the next process. It is characterized by.
[0072]
As a result, the optical element molding material according to the present invention is an optical element molding having excellent shape, appearance, and optical performance, as shown below, when a molten glass lump is received as a receiving mold and obtained as an optical element molding material. The material for use can be obtained.
[0073]
Since the lower surface of the glass lump received by the receiving mold is held in a state of floating from the receiving mold by the gas layer of high-temperature gas, uneven wrinkle-shaped gob-in marks are not generated.
[0074]
Moreover, since both the upper and lower surfaces of the glass lump are held in a non-contact free surface state, this surface is very smooth.
[0075]
Moreover, since the periphery of the glass block is kept at a high temperature by the high-temperature gas ejected upward from the receiving surface of the receiving mold, only the surface of the glass block is not suddenly cooled, and the surface of the glass block There is no dent part called sink.
[0076]
In addition, in order to obtain a glass lump from the molten glass flow in a state of shearless cut, the receiving mold that has received the glass lump is lowered to hold the glass flow in a constricted state. Since the surrounding area of the glass is kept at a high temperature by the high-temperature gas jetted upward from the receiving surface of the receiving mold, the glass temperature in this part is high and the viscosity is low, so the glass flow is held in a tight state. Then, it becomes possible to immediately cut the glass flow in a state of shearless cutting. Since the portion cut in this way has high temperature and low viscosity, it is absorbed so as to be sucked into the molten glass lump, and since this portion is not quenched, the refractive index does not change. That is, there is no problem in optical performance due to folding.
[0077]
The glass lump, which is a material for molding optical elements excellent in shape, appearance, and optical performance, obtained in this way, is left in a state where it is levitated and held by a high-temperature gas on a porous receiving mold. By keeping the glass lump, the glass lump is kept at a high temperature, and can be formed without reheating the glass lump in the next step.
[0079]
If the temperature of the gas supplied from the high-temperature gas supply device is lower than the glass transition temperature, and if the temperature of the heating block is lower than the strain temperature of the glass, the temperature of the porous receiving mold will be lower. As a result, the temperature of the gas ejected from the porous receiving pores is lowered. Under these conditions, when a molten glass stream is received by a mold to obtain a glass lump, the temperature of the gas to be ejected is low. Similar to the case obtained, the surface of the high-temperature glass lump is rapidly cooled, and a dent called sink is generated on the surface. Also, when the receiving mold is lowered to cut the glass lump from the molten glass stream, the constricted part of the glass stream is cooled, so the temperature of the glass decreases and the viscosity increases. In this state, the glass stream cannot be cut, and it becomes necessary to heat the constricted portion of the glass flow with a heating device, and the glass lump may be folded.
[0080]
Conversely, when the temperature of the gas supplied from the high-temperature gas supply device is higher than the glass transition point temperature and the temperature of the heating block is higher than the strain point temperature of the glass, from the porous receiving pores. Since the gas at a sufficiently high temperature is ejected, there is no dent part called sink on the surface of the glass lump, there is no problem in optical performance due to folding, and optical element molding with excellent shape, appearance and optical performance A glass lump optimal as a material for use can be obtained by shearless cutting without heating the glass flow.
[0082]
In this series of steps, the molten glass flowing out from the melting crucible outlet pipe is first cut in a shearless cut state immediately before entering the operation of obtaining a glass lump in the mold by receiving the molten glass flow. The glass is in a state of protruding about 2 mm from the outlet of the outflow pipe. In this state, the portion including the receiving mold, the heating block, and the hot gas supply device moves to a position immediately below the outlet of the outflow pipe and stops at that position. The position is preferably about 10 mm below the outlet of the outflow pipe.
[0083]
If it hold | maintains in that state, the outflow of the molten glass from the exit of an outflow pipe will advance, the front-end | tip of a molten glass will descend | fall, and will reach | attain a receiving die. By holding in that state, a molten glass lump can be obtained on the receiving mold on the molten glass stream.
[0084]
When the weight of the desired glass lump is small, there is no problem in that the receiving glass lump is obtained by receiving the molten glass flow while the receiving mold is fixed in the initial position. However, if the weight of the desired glass lump is large, the glass lump becomes larger as the glass flow is received by the mold when the receiving glass lump is received by the molten glass flow while the receiving mold is fixed at the initial position. The upper surface of the glass lump and the outlet of the outflow pipe come close to each other. Thus, when the receiving mold is lowered to cut the molten glass flow in a state of shearless cutting while the upper surface of the glass lump and the outlet of the outflow pipe are close to each other, the constricted portion generated in the molten glass flow As a result, the weight and shape of the glass lump varies. In order to prevent this, when the weight of the desired glass lump is large, the molten glass flow is started on the receiving mold, and at the same time, the receiving mold is lowered at a constant slow speed so that the glass lump received by the receiving mold It is desirable to always keep the distance between the top surface and the outlet of the outflow pipe approximately constant. When the receiving die is lowered in order to cut the glass lump obtained in this way from the molten glass flow in the state of a shearless cut, the occurrence of the constriction occurring in the molten glass flow is stabilized at the generation position and time. As a result, the weight and shape of the glass lump are stabilized.
[0085]
Further, when the glass lump obtained by receiving the molten glass flow in the mold reaches a desired weight, the lowering speed and the lower end of the receiving mold are lowered when the receiving mold is lowered in order to obtain the glass flow in a state of shearless cutting. The position must always be constant. That is, when there is variation in the lowering speed and lowering position of the receiving mold, the shearless cut is not reliably performed, and the glass in the constricted portion may be folded into the glass lump.
[0086]
That is, in the process of obtaining a glass mass by receiving the molten glass flow in the mold, the glass mold having excellent weight and shape stability is obtained by moving the receiving mold in the vertical direction as described above. It can be surely obtained in a shearless cut state.
[0088]
At the initial point of receiving the molten glass flow to the mold, it is necessary to receive a relatively large amount of gas from the mold pores, and if the amount of gas ejection is small and insufficient, The receiving surface of the porous receiving mold may come into contact with the glass lump that has come into contact with the receiving surface of the porous receiving mold in this way. Therefore, it cannot be used as an optical element molding material.
[0089]
On the other hand, even after a molten glass stream is received by a mold and a molten glass lump is obtained, if a large amount of high-temperature gas continues to be ejected from the pores of the mold, the lower surface of the glass lump is greatly dented by the gas pressure.
[0090]
Therefore, at the point of time when the molten glass flow starts to be received by the mold, a large amount of gas is ejected to prevent the tip of the molten glass flow from contacting the receiving mold, and in the process after starting to obtain the molten glass lump, By reducing the gas flow rate within the range necessary to float the mass, there is no trace of contact with the receiving mold, no deformation dent due to gas pressure, and a glass mass with superior shape stability. Can be obtained.
[0091]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration of a part of a manufacturing apparatus for an optical element molding material according to a first embodiment of the present invention, which includes a porous receiving mold, a heating block for holding the mold, and a high-temperature gas supply device FIG.
[0092]
FIG. 2 is a diagram for explaining the schematic configuration of the optical element molding material manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
[0093]
First, an outline of the configuration and operation of the apparatus in this embodiment will be described.
[0094]
In FIG. 1, a porous receiving mold 1 has a surface which is a receiving surface of molten glass on the upper surface processed into a concave shape in a spherical shape. The side and bottom of the porous receiving mold 1 are held by a heating block 2.
[0095]
Inside the heating block 2, a cartridge heater 3 is installed, whereby the heating block 2 is heated to a desired temperature. A thermocouple 4 is installed in the heating block 2, thereby measuring the temperature of the heating block 2 and controlling the temperature of the heating block 2. When the temperature of the heating block 2 is heated to a desired temperature, the temperature of the porous receiving mold 1 held in close contact with the heating block 2 is also changed to a predetermined temperature by heat transfer from the heating block 2. Until it is heated.
[0096]
A space portion serving as a gas supply chamber 5 is formed between the porous receiving die 1 and the heating block 2 at the bottom of the porous receiving die 1. A high temperature gas supply device is installed in the gas supply chamber 5 from below through the heating block 2. Gas is supplied from the high-temperature gas supply device to the gas supply chamber 5, and the gas supplied to the gas supply chamber 5 passes through the pores of the porous receiving mold 1 and is molten glass on the upper surface of the porous receiving mold 1. Erupts on the receiving surface.
[0097]
The high-temperature gas supply device includes a metal pipe 6, a quartz glass pipe 7, a winding heater 8, a thermocouple 9, and a fixing jig 10. The metal pipe 6 is inserted into the heating block 2 and penetrates to the gas supply chamber 5. A quartz glass pipe 7 is installed inside the metal pipe 6. Inside the quartz glass pipe 7, a winding heater 8 elongated in the vertical direction is installed. A thermocouple 9 is installed at a position corresponding to the gas outlet of the high-temperature gas supply device, that is, above the elongated winding heater 8. The temperature of the gas supplied by the hot gas supply device is measured and controlled by the thermocouple 9. The metal pipe 6, the quartz glass pipe 7, the winding heater 8, and the thermocouple 9 are fixed by a fixing jig 10 at the lower part of the high-temperature gas supply device. A gas introduction port 11 is installed at the lower part of the fixing jig 10, and the gas introduction path penetrates upward from there. The gas introduced from the gas introduction port 11 passes through the gas introduction path in the fixing jig 10 and is introduced into the gas flow path constituted by the metal pipe 6 and the quartz glass pipe 7. Since the elongated wire heater 8 installed inside the quartz glass pipe 7 constituting the gas flow path is heated to a high temperature, while the gas flows in the gas flow path, Heat exchange takes place between them, and the gas is heated sufficiently until the gas reaches the gas outlet of the hot gas supply device.
[0098]
On the other hand, in FIG. 2, the optical glass melted inside the optical glass melting platinum crucible 21 flows out through the outflow pipe 22 installed in the lower part of the crucible 21.
[0099]
The outlet of the molten glass outflow pipe 22 is installed inside the molding chamber 23, and the inside of the molding chamber 23 is maintained in a non-oxidizing atmosphere.
[0100]
Inside the molding chamber 23 is a part of an optical element molding material manufacturing apparatus (in the future, a glass lump receiver) composed of a porous receiving mold 1, a heating block 2 and a high-temperature gas supply device having the structure shown in FIG. Is called). The glass lump receiving portion can move in the vertical and horizontal directions inside the molding chamber 23. In FIG. 2, only the porous receiving mold 1 is drawn because it is simplified for the purpose of schematically explaining the structure, but actually, the porous receiving mold 1 and the heating block are shown here. 2 and a glass lump receiving unit comprising a high-temperature gas supply device is installed.
[0101]
In the first embodiment, the process inside the molding chamber 23 includes a glass lump receiving process for receiving the molten glass lump 12 on the porous receiving mold 1 and a porous receiving mold 1. A molding material pressing step for obtaining the optical element molding material 13 by press molding the molten glass lump 12 on the upper mold 24 from above, and taking out the obtained optical element molding material 13 from the molding chamber 23. It consists of three steps, a take-out step. Then, these three steps are sequentially performed at the left, center, and right three locations inside the molding chamber 23.
[0102]
In the glass lump receiving process performed on the left side of the molding chamber 23, the glass lump receiving portion is initially located immediately below the outlet of the molten glass outflow pipe 22, and high temperature gas is ejected from the receiving surface of the receiving mold 1. The molten glass mass is received on the mold 1 while receiving the molten glass flow. When the weight of the molten glass lump reaches a desired weight, the glass lump receiving portion is lowered downward by a predetermined distance to create a constriction in the glass flow. In this state, the glass of the constricted portion is high and the viscosity is low due to the influence of the high-temperature gas ejected from the receiving mold 1, so that the glass of the constricted portion is immediately cut in a shearless cut state. After the glass flow is cut in the state of shearless cutting and the molten glass lump 12 is obtained on the receiving mold 1, the glass lump receiving part descends downward, moves to the right, and moves to the center. During this time, high-temperature gas continues to be ejected from the receiving surface of the porous receiving mold 1.
[0103]
The glass lump receiving portion that has moved to the central portion inside the molding chamber 23 rises upward to a predetermined position where the pressing process is performed. Immediately thereafter, the upper mold 24 for press molding descends from above, and the glass block 12 floated and held on the porous receiving mold 1 is press molded to obtain the optical element molding material 13. At this time, since the glass lump 12 floated and held on the porous receiving mold 1 has a high temperature, reheating during press molding is unnecessary.
[0104]
The upper mold 24 for press molding may be a general mold, for example, a mold made of metal, cemented carbide, ceramic, carbon, or the like, and high pressure gas from the back of the mold made of a porous material. A mold with a structure for supplying high-temperature and high-pressure gas from the back surface of a mold made of a porous material having the same structure as that used as a glass lump receiving portion in the present invention may be used. good.
[0105]
After the optical element molding material 13 is press-molded, the upper mold 24 is raised, and thereafter the receiving mold 1 with the optical element molding material 13 placed thereon is lowered downward and moved to the right.
[0106]
The glass lump receiving portion that has moved to the right inside the molding chamber 23 rises upward to a predetermined position where the extraction step is performed. At that position, the optical element molding material 13 placed on the receiving mold 1 is taken out by a take-out transport device (not shown), and is passed through the replacement chamber 25 in the optical element molding material production apparatus. Transported outside.
[0107]
Next, a more specific embodiment in this example will be described.
[0108]
First, the shape of the glass used in this example and the molded material will be described.
[0109]
In this example, the optical glass used has a refractive index n. _d = 1.58, Abbe number ν _d = 60 glass having optical characteristics, the strain point temperature of this glass is 470 ° C, and the transition point temperature is 500 ° C.
[0110]
Further, the shape of the optical element molding material obtained in this example is a convex meniscus shape, and has a diameter of 18 mm, a center thickness of 5 mm, a convex surface R15 mm, and a concave surface R80 mm.
[0111]
Next, the structure of the glass lump receiving part in a present Example is demonstrated in detail.
[0112]
The glass lump receiving portion in the present embodiment is composed of a stainless steel porous receiving mold 1, a stainless steel heating block 2, and a high-temperature gas supply device.
[0113]
The porous receiving mold 1 is obtained by sintering fine ball-shaped stainless steel, and has a hole diameter of 10 μm. The molten glass receiving surface is processed into a spherical concave surface of R15 mm.
[0114]
The heating block 2 includes two cartridge heaters 3 with an output of 300 W.
[0115]
The metal pipe 6 forming the gas flow path of the high-temperature gas supply device is a stainless steel pipe. The winding heater 8 in the gas flow path is a general winding heater, and its output is 650W. Moreover, nitrogen gas was supplied to this high temperature gas supply apparatus.
[0116]
The hot gas supply device and the heating block 2 were screwed on the outer periphery of the metal pipe of the hot gas supply device, and inserted into a screw hole provided at the lower part of the heating block to be fastened and fixed.
[0117]
Between the porous receiving mold 1 and the heating block 2, the volume is 3 cm. ² Gas supply chamber 5 was provided. The high temperature gas supply device was fixed in a state of penetrating to the inside of the gas supply chamber 5. At this time, the distance between the tip of the hot gas supply device and the back surface of the porous receiving die 1 was about 5 mm.
[0118]
Next, the configuration of the optical element molding material manufacturing apparatus in the present embodiment will be described in detail.
[0119]
In this embodiment, the optical element forming material manufacturing apparatus includes a glass lump receiving part, a device that drives the glass lump receiving part up and down, a device that drives left and right, and an upper mold 24 that press-molds the glass lump 12. It is housed in a molding chamber 23 maintained in a nitrogen atmosphere. Further, the outlet of the molten glass outflow pipe 22 is installed inside the molding chamber 23.
[0120]
Further, the wall forming the molding chamber 23 and the outflow pipe 22 are fixed with an airtight structure, and the nitrogen atmosphere inside the molding chamber 23 is maintained. In addition, a replacement chamber 25 for taking out the molded optical element molding material 13 is installed adjacent to the molding chamber 23, and by replacing the atmosphere from a nitrogen atmosphere to an air atmosphere in the replacement chamber 25, The airtightness inside the molding chamber 23 is maintained when the optical element molding material 13 is taken out.
[0121]
The devices installed inside the molding chamber 23 for driving the glass lump receiving part up and down and left and right are each composed of a single-axis NC robot, and move by controlling the position and speed of the glass lump receiving part. It is possible.
[0122]
Hereinafter, a method for manufacturing an optical element molding material having the above-described shape from the above molten optical glass using the optical element molding material manufacturing apparatus according to the present embodiment will be described.
[0123]
The optical glass in the melting crucible 21 is heated to 1200 ° C. And the molten optical glass of 1000 degreeC was made to flow out from the exit of the outflow pipe 22 by keeping the temperature of the outflow pipe 22 at 1050 degreeC.
[0124]
The heating block 2 of the glass lump receiving portion is heated to 480 ° C. by a built-in cartridge heater 3. Further, nitrogen gas at a pressure of 0.5 MPa is supplied to the high temperature gas supply device, the winding heater 8 installed in the gas flow path is heated to a high temperature, the nitrogen gas is heated, and high temperature nitrogen at 700 ° C. Gas was supplied to the gas supply chamber 5. As a result, high-temperature nitrogen gas is ejected from the pores of the molten glass receiving surface of the porous receiving mold 1.
[0125]
When starting the glass lump receiving process, the molten glass flow flowing out from the outlet of the molten glass outflow pipe 22 is cut into a shearless cut state by the glass lump receiving process in the previous process. The tip hangs down about 2 mm from the outlet of the outflow pipe 22.
[0126]
In this state, the glass lump receiving portion is moved laterally to the left inside the molding chamber 23. Subsequently, the glass lump receiving portion is raised to just below the outlet of the outflow pipe 22. At this time, the receiving die 1 is located 10 mm below the outlet of the outflow pipe 22. In this state, the receiving mold 1 is kept stationary until the molten glass flow approaches the receiving mold 1. At this time, high-temperature nitrogen gas is flown from the receiving mold 1 at a flow rate of 30 l / min.
[0127]
The molten glass flow descends, the tip thereof approaches the receiving mold 1, and the leading end of the molten glass flow is floated by the high-temperature nitrogen gas ejected from the molten glass receiving surface of the receiving mold 1. After that, the receiving die 1 is lowered downward at a slow speed. This lowering operation is performed by accurately controlling the speed and position by the single-axis NC robot. Specifically, it was lowered at a speed of 0.1 mm / second from the initial position to a position 2 mm below. During this time, a glass block 12 having a desired weight was obtained on the receiving mold 1.
[0128]
During the process of receiving the glass lump 12 in the receiving mold 1 while descending at a very low speed, the flow rate of the high-temperature nitrogen gas ejected from the receiving mold 1 was reduced from 30 l / min to 10 l / min. This is to prevent the lower surface of the molten glass block 12 received by the receiving mold 1 from being dented by the high-temperature nitrogen gas ejected from the receiving mold 1. Even when the flow rate of the nitrogen gas ejected from the receiving mold 1 is 10 l / min, the glass lump 12 is in a state of floating from the receiving mold 1.
[0129]
In the step of descending the receiving mold 1 at a low speed, after a molten glass lump 12 having a predetermined weight was obtained on the receiving mold 1, the mold 1 was rapidly lowered by receiving a predetermined distance, thereby constricting the molten glass flow. Specifically, it was lowered at a speed of 20 mm / second from the glass lump receiving end position to a position 6 mm below. As a result, the molten glass flow flowing out from the outlet of the outflow pipe 22 became constricted between the outlet of the outflow pipe 22 and the glass block 12 received by the receiving mold 1.
[0130]
In a state where the molten glass flow is constricted, the receiving mold 1 is stopped, and after a while, due to the influence of surface tension, the molten glass flow in the constricted portion is changed to the outlet direction of the outflow pipe 22 and the glass lump 12 on the receiving mold 1 It is divided into two directions, and the direction is cut in a shearless cut state. Specifically, when the receiving mold 1 was stopped, the constricted portion of the glass flow became thinner and cut in a state of shearless cut in about 1 second.
[0131]
Of course, even in this state, high-temperature nitrogen gas is ejected from the porous receiving mold 1, and the glass lump 12 is in a state of floating from the receiving mold 1.
[0132]
Thus, after receiving the molten glass lump 12 on the receiving mold 1, the glass lump receiving part descends, moves inside the molding chamber 23 to the right, and moves to the center. And a glass lump receiving part raises to the predetermined position which performs a press process.
[0133]
In this embodiment, the upper mold 24 for molding the optical element molding material is made of stainless steel and is processed into a convex spherical shape of R80 mm.
[0134]
The upper mold 24 is heated to 450 ° C. by a built-in heater (not shown) when the glass lump 12 is press-molded.
[0135]
Immediately before the press molding, the temperature of the glass lump 12 is 620 ° C. and the viscosity is low, so that it can be immediately press molded in this state. In the present example, the upper mold 24 was immediately lowered, and the glass lump 12 was press-molded with a pressing force of 1000 N to obtain an optical element molding material 13.
[0136]
In addition, while the glass lump 12 is press-molded to obtain the molding material 13, high-temperature nitrogen gas continues to be ejected from the surface of the receiving mold 1.
[0137]
After the optical element molding material 13 is press-molded, the upper mold 24 is raised, and thereafter the receiving mold 1 with the optical element molding material 13 placed thereon is lowered downward and moved to the right.
[0138]
The glass lump receiving portion that has moved to the right inside the molding chamber 23 rises upward to a predetermined position where the extraction step is performed. At that position, the optical element molding material 13 placed on the receiving mold 1 is taken out by a take-out transport device (not shown), and is passed through the replacement chamber 25 in the optical element molding material production apparatus. Transported outside.
[0139]
The optical element molding material 13 obtained in this example was extremely excellent in shape, appearance, and optical performance, and was optimal as an optical element molding material.
[0140]
In the present embodiment, the optical element molding material has been described as having a convex meniscus shape, but it is needless to say that other shapes can also be applied.
[0141]
As an effect peculiar to this embodiment,
Optical element molding material with excellent shape, appearance and optical performance can be obtained at low cost, and
Since a glass lump is press-molded to obtain an optical element molding material, an optical element molding material having a desired shape can be obtained, and
Since the glass lump receiving mold and the upper mold for molding are installed in the molding chamber in a nitrogen atmosphere, the durability of these molds is improved.
[0142]
(Second embodiment)
FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of an optical element manufacturing apparatus according to the second embodiment of the present invention.
[0143]
First, an outline of the configuration and operation of the apparatus in this embodiment will be described.
[0144]
In addition, the structure and operation | movement of a glass lump receiving part in a present Example are the same as what was used in Example 1 and demonstrated in FIG.
[0145]
In FIG. 3, the optical glass melted in the optical glass melting platinum crucible 21 flows out through the outflow pipe 22 installed in the lower part of the crucible 21.
[0146]
The outlet of the molten glass outflow pipe 22 is installed inside the molding chamber 23, and the inside of the molding chamber 23 is maintained in a non-oxidizing atmosphere.
[0147]
Inside the molding chamber 23, a glass lump receiving portion having the configuration shown in FIG. 1 is installed. The glass lump receiving portion can move in the vertical and horizontal directions inside the molding chamber 23. In FIG. 3, only the porous receiving mold 1 is drawn because the structure is simplified for the purpose of schematically explaining the structure, but actually, the porous receiving mold 1 and the heating block are shown here. 2 and a glass lump receiving portion comprising a high-temperature gas supply device is installed.
[0148]
In the second embodiment, the steps inside the molding chamber 23 include a glass lump receiving step of receiving the molten glass lump 12 on the porous receiving mold 1 and a porous receiving mold 1. Three steps of an optical element pressing step of pressing the molten glass lump 12 placed on the upper mold 26 from above to obtain a molded optical element 14 and a removing step of taking out the obtained optical element 14 from the molding chamber 23 Consists of. Then, these three steps are sequentially performed at the left, center, and right three locations inside the molding chamber 23.
[0149]
In the glass lump receiving process performed on the left side of the molding chamber 23, the glass lump receiving portion is initially located immediately below the outlet of the molten glass outflow pipe 22, and high temperature gas is ejected from the receiving surface of the receiving mold 1. The molten glass mass is received on the mold 1 while receiving the molten glass flow. When the weight of the molten glass lump reaches a desired weight, the glass lump receiving portion is lowered downward by a predetermined distance to create a constriction in the glass flow. In this state, the glass of the constricted portion is high and the viscosity is low due to the influence of the high-temperature gas ejected from the receiving mold 1, so that the glass of the constricted portion is immediately cut in a shearless cut state. After the glass flow is cut in the state of shearless cutting and the molten glass lump 12 is obtained on the receiving mold 1, the glass lump receiving part descends downward, moves to the right, and moves to the center. During this time, high-temperature gas continues to be ejected from the receiving surface of the porous receiving mold 1.
[0150]
The glass lump receiving portion that has moved to the central portion inside the molding chamber 23 rises upward to a predetermined position where the pressing process is performed. Immediately thereafter, the upper mold 26 for molding the optical element descends from above, and the glass lump 12 floated and held on the porous receiving mold 1 is press-molded to obtain the molded optical element 14. At this time, since the glass lump 12 floated and held on the porous receiving mold 1 has a high temperature, reheating during press molding is unnecessary.
[0151]
The upper mold 26 for molding an optical element may be a general mold, for example, a mold made of cemented carbide, ceramic, or the like, and high pressure gas is supplied from the back of a mold made of a porous material. A mold having a structure may be used, and a mold having a structure in which high-temperature and high-pressure gas is supplied from the back surface of a mold made of a porous material having the same structure as that used as the glass lump receiving portion in the present invention may be used.
[0152]
After the molding optical element 14 is press-molded, the optical element molding upper mold 26 rises, and then the receiving mold 1 on which the molding optical element 14 is placed descends downward and moves to the right.
[0153]
The glass lump receiving portion that has moved to the right inside the molding chamber 23 rises upward to a predetermined position where the extraction step is performed. At that position, the molded optical element 14 placed on the receiving die 1 is taken out by a take-out transport device (not shown) and transported to the outside of the optical element manufacturing apparatus through the replacement chamber 25. The
[0154]
Next, a more specific embodiment in this example will be described.
[0155]
First, the shape of the glass used in this example and the molded material will be described.
[0156]
In this example, the optical glass used is the same as that used in Example 1.
[0157]
In addition, the optical element obtained in this example has a biconvex shape, and has a diameter of 12 mm, a center thickness of 3 mm, a lower surface R30 mm, and an upper surface R10 mm.
[0158]
Next, the structure of the glass lump receiving part in a present Example is demonstrated in detail.
[0159]
The glass lump receiving portion in this embodiment is composed of a porous receiving mold 1 made of alumina, a heating block 2 made of stainless steel, and a high-temperature gas supply device.
[0160]
The porous receiving mold 1 is obtained by sintering fine ball-shaped alumina, the hole diameter thereof is 2 μm, and the molten glass receiving surface is processed into a spherical concave surface of R30 mm.
[0161]
The heating block 2 includes two cartridge heaters 3 with an output of 300 W.
[0162]
The metal pipe 6 forming the gas flow path of the high-temperature gas supply device is a stainless steel pipe. The winding heater 8 in the gas flow path is a platinum winding heater, and its output is 1000 W. Moreover, nitrogen gas was supplied to this high temperature gas supply apparatus.
[0163]
The hot gas supply device and the heating block 2 were fixed by inserting and welding the metal pipe 6 of the hot gas supply device into a hole provided in the lower part of the heating block 2.
[0164]
Between the porous receiving mold 1 and the heating block 2, the volume is 3 cm. ² Gas supply chamber 5 was provided. The high temperature gas supply device was fixed in a state of penetrating to the inside of the gas supply chamber 5. At this time, the distance between the tip of the hot gas supply device and the back surface of the porous receiving die 1 was about 5 mm.
[0165]
Next, the configuration of the optical element manufacturing apparatus in the present embodiment will be described in detail.
[0166]
In this example, the optical element manufacturing apparatus includes a glass lump receiving portion, a device that drives the glass lump receiving portion up and down, a device that drives left and right, and an upper mold 26 that press-molds the glass lump 12 in a nitrogen atmosphere. It is stored in the molding chamber 23 kept. Further, the outlet of the molten glass outflow pipe 22 is installed inside the molding chamber 23.
[0167]
Further, the walls forming the outflow pipe 22 and the molding chamber 23 are fixed with an airtight structure, and the nitrogen atmosphere inside the molding chamber 23 is maintained. Further, a replacement chamber 25 for taking out the molded molding optical element 14 is provided adjacent to the molding chamber 23. By replacing the atmosphere from the nitrogen atmosphere to the atmospheric atmosphere in the replacement chamber 25, the molding optics is obtained. The airtightness inside the molding chamber 23 is maintained when the element 14 is taken out.
[0168]
Further, the devices installed inside the replacement chamber 23 for driving the glass lump receiving part up and down and left and right are respectively composed of single-axis NC robots, and move by controlling the position and speed of the glass lump receiving part. It is possible.
[0169]
Hereinafter, a method for manufacturing an optical element having the above shape from the above molten optical glass using the above optical element manufacturing apparatus in the present embodiment will be described.
[0170]
The optical glass in the melting crucible 21 is heated to 1200 ° C. And the molten optical glass of 1000 degreeC was made to flow out from the exit of the outflow pipe 22 by keeping the temperature of the outflow pipe 22 at 1050 degreeC.
[0171]
The heating block 2 of the glass lump receiving portion is heated to 650 ° C. by a built-in cartridge heater 3. Further, nitrogen gas having a pressure of 1.0 MPa is supplied to the high temperature gas supply device, the platinum wire heater 8 installed in the gas flow path is heated to a high temperature, the nitrogen gas is heated, and a high temperature of 900 ° C. Nitrogen gas was supplied to the gas supply chamber 5. As a result, high-temperature nitrogen gas is ejected from the pores of the molten glass receiving surface of the porous receiving mold 1.
[0172]
When starting the glass lump receiving process, the molten glass flow flowing out from the outlet of the molten glass outflow pipe 22 is cut into a shearless cut state by the glass lump receiving process in the previous process. The tip hangs down about 2 mm from the outlet of the outflow pipe 22.
[0173]
In this state, the glass lump receiving portion is moved laterally to the left inside the molding chamber 23. Subsequently, the glass lump receiving portion is raised to just below the outlet of the outflow pipe 22. At this time, the receiving die 1 is located 10 mm below the outlet of the outflow pipe 22. In this state, the receiving mold 1 is kept stationary until the molten glass flow approaches the receiving mold 1. At this time, high-temperature nitrogen gas is flown from the receiving mold 1 at a flow rate of 30 l / min.
[0174]
The molten glass flow descends, the tip thereof approaches the receiving mold 1, and the leading end of the molten glass flow is floated by the high-temperature nitrogen gas ejected from the molten glass receiving surface of the receiving mold 1. After that, the receiving die 1 is lowered downward at a slow speed. This lowering operation is performed by accurately controlling the speed and position by the single-axis NC robot. Specifically, it was lowered at a speed of 0.1 mm / second from the initial position to a position 1 mm below. During this time, a glass block 12 having a desired weight was obtained on the receiving mold 1.
[0175]
During the process of receiving the glass lump 12 in the receiving mold 1 while descending at a very low speed, the flow rate of the high-temperature nitrogen gas ejected from the receiving mold 1 was reduced from 30 l / min to 10 l / min. This is to prevent the lower surface of the molten glass block 12 received by the receiving mold 1 from being dented by the high-temperature nitrogen gas ejected from the receiving mold 1. Even when the flow rate of the nitrogen gas ejected from the receiving mold 1 is 10 l / min, the glass lump 12 is in a state of floating from the receiving mold 1.
[0176]
In the step of descending the receiving mold 1 at a low speed, after a molten glass lump 12 having a predetermined weight was obtained on the receiving mold 1, the mold 1 was rapidly lowered by receiving a predetermined distance, thereby constricting the molten glass flow. Specifically, it was lowered at a speed of 20 mm / second from the glass lump receiving end position to a position 5 mm below. As a result, the molten glass flow flowing out from the outlet of the outflow pipe 22 became constricted between the outlet of the outflow pipe 22 and the glass block 12 received by the receiving mold 1.
[0177]
In a state where the molten glass flow is constricted, the receiving mold 1 is stopped, and after a while, due to the influence of surface tension, the molten glass flow in the constricted portion is changed to the outlet direction of the outflow pipe 22 and the glass lump 12 on the receiving mold 1 It is divided into two directions, and the direction is cut in a shearless cut state. Specifically, when the receiving mold 1 was stopped, the constricted portion of the glass flow became thinner and cut in a state of shearless cut in about 1 second.
[0178]
Of course, even in this state, high-temperature nitrogen gas is ejected from the porous receiving mold 1, and the glass lump 12 is in a state of floating from the receiving mold 1.
[0179]
Thus, after receiving the molten glass lump 12 on the receiving mold 1, the glass lump receiving part descends, moves inside the molding chamber 23 to the right, and moves to the center. And a glass lump receiving part raises to the predetermined position which performs a press process.
[0180]
In this embodiment, the upper mold 26 for molding the molded optical element supplies high-temperature and high-pressure gas from the back surface of the mold made of a porous material having the same structure as that used for the glass lump receiving portion. The type of structure. That is, it comprises a porous upper die 26, a heating block (not shown) for holding it, and a high-temperature gas supply device (not shown) for supplying high-temperature and high-pressure gas thereto.
[0181]
Similar to the receiving mold 1, the porous upper mold 26 is made of porous alumina, and is processed into a concave spherical shape of R10 mm.
[0182]
When the glass lump 12 is press-molded, the heating block of the upper mold 26 is heated to 650 ° C. by a built-in cartridge heater, and 1.0 MPa of nitrogen gas is heated to 900 ° C. and supplied from a high-temperature gas supply device. ing.
[0183]
Immediately before the press molding, the temperature of the glass lump 12 is 700 ° C., and the viscosity is low.
[0184]
In the present embodiment, the upper die 26 is immediately lowered, and at first, press molding of the glass lump 12 is started with a pressing force of 500 N. As the press molding progresses, the holding die 1 and the upper die 26 are heated. The temperature of the block is lowered to 500 ° C, the temperature of nitrogen gas supplied from the high-temperature gas supply device is lowered to room temperature, the press force is gradually increased accordingly, and finally the press is performed with a force of 3000 N, and molding is performed. An optical element 14 was obtained.
[0185]
Of course, during the press molding of the glass lump 12 in this way to obtain the molded optical element 14, high-pressure gas is constantly ejected from the surfaces of the receiving mold 1 and the upper mold 26, so that the glass contacts these molds. However, it is press-molded in a state of slightly floating from these molds.
[0186]
After the molding optical element 14 is press-molded, the upper mold 26 rises, and then the receiving mold 1 on which the molding optical element 14 is placed descends downward and moves to the right.
[0187]
The glass lump receiving portion that has moved to the right inside the molding chamber 23 rises upward to a predetermined position where the extraction step is performed. At that position, the molded optical element 14 placed on the receiving die 1 is taken out by a take-out transport device (not shown) and transported to the outside of the optical element manufacturing apparatus through the replacement chamber 25. The
[0188]
The molded optical element 13 obtained in this example was very excellent in shape, appearance and optical performance.
[0189]
In the present embodiment, the shape of the molded optical element has been described as being biconvex, but it goes without saying that other shapes can be applied.
[0190]
As an effect peculiar to this embodiment,
Molded optical elements with excellent shape, appearance and optical performance can be obtained at low cost, and
Since the glass lump receiving mold and the upper mold for molding are installed in the molding chamber in a nitrogen atmosphere, the durability of these molds is improved.
[0191]
(Third embodiment)
FIG. 4 is a diagram for explaining a schematic configuration of an optical element manufacturing apparatus according to the third embodiment of the present invention.
[0192]
First, an outline of the configuration and operation of the apparatus in this embodiment will be described.
[0193]
In addition, the structure and operation | movement of a glass lump receiving part in a present Example are the same as what was used in Example 1 and demonstrated in FIG.
[0194]
In this example, the process of receiving the molten glass block from the molten glass stream is performed in the air atmosphere, and the step of press molding the glass block to obtain the molded optical element is performed in a molding chamber in a nitrogen atmosphere. Yes.
[0195]
In FIG. 4, the optical glass melted in the optical glass melting platinum crucible 21 flows out through the outflow pipe 22 installed in the lower part of the crucible 21. Moreover, the exit of the molten glass outflow pipe 22 is installed in an air atmosphere.
[0196]
The glass lump receiving portion having the configuration shown in FIG. 1 is installed in an air atmosphere. This glass lump receiving portion can move in the vertical and horizontal directions. In FIG. 4, only the porous receiving die 1 is drawn because it is simplified for the purpose of schematically explaining the structure, but actually, here, the porous receiving die 1 and the heating block are shown. 2 and a glass lump receiving portion comprising a high-temperature gas supply device is installed.
[0197]
In the third embodiment, the process in the air atmosphere includes a glass lump receiving process for receiving the molten glass lump 12 on the porous receiving mold 1 and a taking-out process for taking out the obtained glass lump 12. It consists of two steps. These two steps are sequentially performed at two locations, the left side and the right side.
[0198]
In the glass lump receiving step, the glass lump receiving portion is initially located immediately below the outlet of the molten glass outflow pipe 22 and receives a molten glass flow in a state where high temperature gas is being ejected from the receiving surface of the receiving mold 1. A receiving molten glass lump is obtained on the mold 1. When the weight of the molten glass lump reaches a desired weight, the glass lump receiving portion is lowered downward by a predetermined distance to create a constriction in the glass flow. In this state, the glass of the constricted portion is high and the viscosity is low due to the influence of the high-temperature gas ejected from the receiving mold 1, so that the glass of the constricted portion is immediately cut in a shearless cut state. After the glass flow is cut in the state of shearless cutting and the molten glass lump 12 is obtained on the receiving mold 1, the glass lump receiving portion descends downward and moves to the right. During this time, high-temperature gas continues to be ejected from the receiving surface of the porous receiving mold 1.
[0199]
The glass lump receiving portion that has moved to the right ascends upward to a predetermined position where the extraction step is performed. At that position, the glass block 12 placed on the receiving mold 1 is taken out by a take-out transfer device (not shown), and transferred to the inside of the molding chamber 23 in a nitrogen atmosphere via the replacement chamber 25. The optical element molding lower mold 27 and the optical element molding upper mold 28 are inserted into a pair of upper and lower molds.
[0200]
Immediately thereafter, the upper mold 28 for press molding descends from above, and the glass lump 12 is press molded to obtain the molded optical element 14. At this time, since the glass lump 12 inserted into the mold has a high temperature, reheating during press molding is unnecessary. The lower mold 27 and the upper mold 28 for press molding may be general molds, for example, molds made of cemented carbide.
[0201]
After the molding optical element 14 is press-molded, the upper mold 28 is raised, the molding optical element 14 is taken out by a take-out transport device (not shown), and is passed through the replacement chamber 25 in the optical element manufacturing apparatus. Transported outside.
[0202]
Next, a more specific embodiment in this example will be described.
[0203]
First, the shape of the glass used in this example and the molded material will be described.
[0204]
In this example, the optical glass used is the same as that used in Example 1.
[0205]
The shape of the optical element obtained in this example is the same as that used in Example 2, is a biconvex shape, has a diameter of 12 mm, a center thickness of 3 mm, a lower surface R30 mm, and an upper surface R10 mm.
[0206]
Next, the structure of the glass lump receiving part in a present Example is demonstrated in detail.
[0207]
The glass lump receiving portion in this embodiment is composed of a carbon porous receiving mold 1, a stainless steel heating block 2, and a high-temperature gas supply device.
[0208]
The porous receiving die 1 is obtained by sintering fine ball-shaped carbon, and its hole diameter is 10 μm, and the molten glass receiving surface is processed into a spherical concave surface of R30 mm.
[0209]
The heating block 2 includes two cartridge heaters 3 with an output of 300 W.
[0210]
The metal pipe 6 forming the gas flow path of the high-temperature gas supply device is a stainless steel pipe. The winding heater 8 in the gas flow path is a general winding heater, and its output is 650W. Moreover, air was supplied to this high temperature gas supply apparatus.
[0211]
The hot gas supply device and the heating block 2 were screwed on the outer periphery of the metal pipe of the hot gas supply device, and inserted into a screw hole provided at the lower part of the heating block to be fastened and fixed.
[0212]
Between the porous receiving mold 1 and the heating block 2, the volume is 3 cm. ² Gas supply chamber 5 was provided. The high temperature gas supply device was fixed in a state of penetrating to the inside of the gas supply chamber 5. At this time, the distance between the tip of the hot gas supply device and the back surface of the porous receiving die 1 was about 5 mm.
[0213]
Next, the configuration of the optical element manufacturing apparatus in the present embodiment will be described in detail.
[0214]
In the optical element manufacturing apparatus according to the present embodiment, the glass lump receiving portion, the device for driving the glass lump receiving portion up and down, and the device for driving left and right are installed in an air atmosphere. Further, a lower mold 27 and an upper mold 26 for obtaining a molded optical element by press molding the glass lump 12 are housed in a molding chamber 23 maintained in a nitrogen atmosphere. Moreover, the exit of the molten glass outflow pipe 22 is installed in an air atmosphere.
[0215]
Further, the devices installed in the air atmosphere for driving the glass lump receiving part up and down and left and right are each composed of a single-axis NC robot, and can move by controlling the position and speed of the glass lump receiving part. Is possible.
[0216]
Further, a replacement chamber 25 for carrying in the glass lump 12 and carrying out the molding optical element 14 is installed adjacent to the molding chamber 23, and the atmosphere is changed from a nitrogen atmosphere to an atmosphere in the replacement chamber 25. By replacing with the atmosphere, the airtightness inside the molding chamber 23 is maintained.
[0217]
Hereinafter, a method for manufacturing a molded optical element having the above shape from the above molten optical glass using the above optical element manufacturing apparatus in the present embodiment will be described.
[0218]
The optical glass in the melting crucible 21 is heated to 1200 ° C. And the molten optical glass of 1000 degreeC was made to flow out from the exit of the outflow pipe 22 by keeping the temperature of the outflow pipe 22 at 1050 degreeC.
[0219]
The heating block 2 of the glass lump receiving portion is heated to 490 ° C. by a built-in cartridge heater 3. Further, nitrogen gas at a pressure of 0.5 MPa is supplied to the high temperature gas supply device, the winding heater 8 installed in the gas flow path is heated to a high temperature, the air is heated, and the high temperature air at 600 ° C. is supplied. The gas was supplied to the gas supply chamber 5. As a result, high-temperature air is ejected from the pores of the molten glass receiving surface of the porous receiving mold 1.
[0220]
When starting the glass lump receiving process, the molten glass flow flowing out from the outlet of the molten glass outflow pipe 22 is cut into a shearless cut state by the glass lump receiving process in the previous process. The tip hangs down about 2 mm from the outlet of the outflow pipe 22.
[0221]
In this state, the glass lump receiving portion is moved in the horizontal direction to the left. Subsequently, the glass lump receiving portion is raised to just below the outlet of the outflow pipe 22. At this time, the receiving die 1 is located 10 mm below the outlet of the outflow pipe 22. In this state, the receiving mold 1 is kept stationary until the molten glass flow approaches the receiving mold 1. At this time, hot air having a flow rate of 30 l / min from the receiving die 1 is in a state of being ejected.
[0222]
The molten glass flow descends, the tip thereof approaches the receiving mold 1, and the high temperature air jetted from the molten glass receiving surface of the receiving mold 1 causes the leading end of the molten glass flow to float. After that, the receiving die 1 is lowered downward at a slow speed. This lowering operation is performed by accurately controlling the speed and position by the single-axis NC robot. Specifically, it was lowered at a speed of 0.1 mm / second from the initial position to a position 1 mm below. During this time, a glass block 12 having a desired weight was obtained on the receiving mold 1.
[0223]
During the step of receiving the glass lump 12 by the receiving mold 1 while descending at a very low speed, the flow rate of the hot air ejected from the receiving mold 1 was reduced from 30 l / min to 10 l / min. This is to prevent the lower surface of the molten glass block 12 received by the receiving mold 1 from being dented by the high-temperature air ejected from the receiving mold 1. Even if the flow rate of the air ejected from the receiving mold 1 is 10 l / min, the glass lump 12 is in a state of floating from the receiving mold 1.
[0224]
In the step of descending the receiving mold 1 at a low speed, after a molten glass lump 12 having a predetermined weight was obtained on the receiving mold 1, the mold 1 was rapidly lowered by receiving a predetermined distance, thereby constricting the molten glass flow. Specifically, it was lowered at a speed of 20 mm / second from the glass lump receiving end position to a position 5 mm below. As a result, the molten glass flow flowing out from the outlet of the outflow pipe 22 became constricted between the outlet of the outflow pipe 22 and the glass block 12 received by the receiving mold 1.
[0225]
In a state where the molten glass flow is constricted, the receiving mold 1 is stopped, and after a while, due to the influence of surface tension, the molten glass flow in the constricted portion is changed to the outlet direction of the outflow pipe 22 and the glass lump 12 on the receiving mold 1 It is divided into two directions, and the direction is cut in a shearless cut state. Specifically, when the receiving mold 1 was stopped, the constricted portion of the glass flow became thinner and cut in a state of shearless cut in about 1 second.
[0226]
Of course, even in this state, high-temperature air is ejected from the porous receiving mold 1, and the glass block 12 is in a state of floating from the receiving mold 1.
[0227]
Thus, after receiving the molten glass lump 12 on the receiving mold 1, the glass lump receiving part descends and moves to the right. And a glass lump receiving part raises to the predetermined position which performs a taking-out process.
[0228]
In this embodiment, the lower mold 27 and the upper mold 28 for molding the molded optical element are made of cemented carbide, and the molding surfaces thereof are coated with a thin carbon film having a releasing effect. Yes.
[0229]
The lower mold 27 and the upper mold 28 are heated to 580 ° C. by a built-in heater (not shown) when the glass lump 12 is press-molded.
[0230]
Immediately before the press molding, the temperature of the glass block 12 is 600 ° C., and the viscosity is low. In this example, the upper die 28 was immediately lowered and the glass lump 12 was press-molded with a press force of 4000 N to obtain a molded optical element 14.
[0231]
After the molding optical element 14 is press-molded, the upper mold 28 is raised, the molding optical element 14 is taken out by a take-out transport device (not shown), and is passed through the replacement chamber 25 in the optical element manufacturing apparatus. Transported outside.
[0232]
The molded optical element 14 obtained in this example was very excellent in shape, appearance and optical performance.
[0233]
In the present embodiment, the shape of the molded optical element has been described as being biconvex, but it goes without saying that other shapes can be applied.
[0234]
As an effect peculiar to this embodiment,
Molded optical elements with excellent shape, appearance and optical performance can be obtained at low cost, and
The cost of equipment can be reduced by diverting the conventional molding equipment.
and,
Since the process of receiving glass lumps from molten glass is performed in the air, there is a point that maintenance of the apparatus is easy.
[0235]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention of the present application, an optimum glass lump as an optical element molding material excellent in shape, appearance, and optical performance can be obtained at a lower cost than conventional ones, so that the manufacturing cost can be reduced.
[0236]
Moreover, since this glass lump can be obtained by shearless cutting without heating the glass flow, the apparatus cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a configuration of a part of an optical element molding material manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention, which is composed of a porous receiving mold, a heating block for holding the mold, and a high-temperature gas supply device. FIG.
FIG. 2 is a diagram for explaining an overall schematic configuration of an optical element molding material manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining an overall schematic configuration of a molding optical element manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating an overall schematic configuration of a molding optical element manufacturing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Porous receiving mold
2 Heating block
3 Cartridge heater
4 Thermocouple
5 Gas supply room
6 Metal pipe
7 Quartz glass pipe
8 Winding heater
9 Thermocouple
10 Fixing jig
11 Gas inlet
12 Glass lump
13 Optical element molding material
14 Molding optical elements
21 Glass melting crucible
22 Outflow pipe
23 Molding room
24 Upper mold for material molding
25 Replacement room
26 Upper mold for optical element molding
27 Lower mold for optical element molding
28 Upper mold for optical element molding

Claims

Said heating block is heated to a temperature higher than the strain point temperature of the glass by a heater incorporated in the heating block, followed by heat transfer from the heated the heated block, the receiving mold formed of a porous material desired heated to a temperature, further through said hot gas supply device coupled to the lower heating block, to supply hot gas to the gas supply chamber provided between the receiving die and the heated block, the high-temperature in a state in which the gas is ejected upward from the receiving die of the pores of the porous, the molten glass flow which flows out from the outlet portion of the optical glass melting crucible receives in this state, then the receiving-type After the weight of the molten glass lump received on the top reaches a desired weight, the receiving mold is lowered downward, and the molten glass flow is confined between the outflow part of the melting crucible and the receiving mold And, still the receiving die in this state, after the constricted portion cutting of the molten glass flow, method of manufacturing a material for optical element molding which is characterized by conveying the receiving die to the next step.