JP3768796B2 - Apparatus for producing glass lump for optical element, and method for producing optical element from the glass lump - Google Patents

Apparatus for producing glass lump for optical element, and method for producing optical element from the glass lump Download PDF

Info

Publication number
JP3768796B2
JP3768796B2 JP2000321197A JP2000321197A JP3768796B2 JP 3768796 B2 JP3768796 B2 JP 3768796B2 JP 2000321197 A JP2000321197 A JP 2000321197A JP 2000321197 A JP2000321197 A JP 2000321197A JP 3768796 B2 JP3768796 B2 JP 3768796B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lower mold
porous
glass lump
molding
optical element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000321197A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002128533A (en
Inventor
昌之 冨田
裕之 久保
瑞和 余語
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2000321197A priority Critical patent/JP3768796B2/en
Publication of JP2002128533A publication Critical patent/JP2002128533A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3768796B2 publication Critical patent/JP3768796B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06—Construction of plunger or mould
    • C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/40—Product characteristics
    • C03B2215/46—Lenses, e.g. bi-convex
    • C03B2215/48—Convex-concave
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/60—Aligning press die axes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/63—Pressing between porous dies supplied with gas, i.e. contactless pressing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子用ガラス塊の製造装置、および、そのガラス塊から光学素子を製造する方法に関する。特に、成形による光学素子用ガラス塊の製造装置、および、そのガラス塊から光学素子を製造する方法（例えば、研削研磨による一般の光学素子の製造方法、あるいは、そのガラス塊を加熱軟化して、プレス成形することで光学素子を得る製造方法）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、非球面レンズを安価に製造する技術として、プレス成形によりガラス光学素子を得る方法が提唱され、その具体的な技術が急速に発展している。この成形用素材は、最終的な光学素子として有効に機能するため、その表面が滑らかな必要がある。そこで、当初は研磨加工して作ったガラス塊を用いていたが、近年では、そのコストダウンのために、溶融ガラス流から直接得られた、表面が滑らかなガラス塊を、成形用素材として用いる技術が提唱された。
【０００３】
しかしながら、この溶融ガラス流から得られるガラス塊は、その形状が球形状に近いため、その後のプレス成形で、光学素子としての必要な形状に成形するまでに、大きな変形量が必要となり、成形に時間が掛かるだけでなく、成形用型にも大きな負担が加わる。そのため、最近では、溶融ガラス塊を多孔質の型を用いて非接触状態でプレス成形して、成形光学素子形状に近似した形状の成形用素材であるガラス塊を得る技術が展開されている。
【０００４】
一方、従来から行われている研削・研磨加工により光学素子を得る工程において用いられる、加工用素材としての成形ガラス塊も、溶融ガラス塊を一対の金属の成形用型部材でプレス成形して得ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、以下に示すような欠点があった。例えば、研削・研磨加工用素材としての成形ガラス塊を得るために、溶融ガラス塊を一対の金属の成形用型部材でプレス成形する時、従来のプレス成形装置には、上型部材と下型部材との位置を調整する機構が備えられていないので、プレス成形を行った場合、成形品の上下面の軸精度が満足できる程度に高めることができない。
【０００６】
このように、従来、上下型部材の位置調整を行わなかった理由として、以下の２点がある。１点目として、適当な位置調整機構がなかった点が挙げられる。即ち、このように、溶融ガラス流から溶融ガラス塊を得て、これをプレス成形して成形ガラス塊を得る工程は、一般に大気中で行われる。そして、この成形に用いる成形用型は、溶融ガラス塊の温度に合わせて、高温に保たれている。従って、このような上下一対の成形用型部材の位置調整に、従来から知られているピンによる位置調整機構、即ち、先端がテーパ形状の位置決めピン（型部材の一方）を位置決め穴（型部材の他方）に挿入する方法を適用すると、大気中で、しかも、高温の状態であるので、ピンがかじりを生じ易く（熱膨張差、組立、製作誤差などが原因として挙げられる）、実際には、位置決めすることが、ほとんど不可能であった。
【０００７】
２点目として、高精度に位置決めする必要がなかった点がある。即ち、従来、研削・研磨加工を施す前提で、成形されるガラス塊を得た場合には、その表面に離型材などの異物や、シャーマークと呼ばれる微細な泡からなる切断痕などの欠陥があるので、その表面を０．５ｍｍ程度、研削加工により除去していた。そのため、この加工除去量を考慮して、敢えて高精度の位置決めは、必要とされていなかった。
【０００８】
しかしながら、溶融ガラス塊をプレス成形して得たガラス塊を、そのまま、光学素子成形用素材として用いる場合には、高精度に位置決めをした上下一対の型部材で、溶融ガラス塊をプレス成形する必要がある。なぜならば、その成形ガラス塊を成形用素材として用いる場合、その表面を除去加工しないので、成形ガラス塊の形状が、最終の光学素子の所望形状に近似するように成形されていないと、所望する高精度の光学素子を得ることが困難になる。
【０００９】
また、高精度に位置決めされた上下一対の成形用型部材でプレス成形された成形ガラス塊を、研削および研磨による光学素子製造用素材として用いれば、研削屑（スラッジ）の発生量を抑制することができる。
【００１０】
本発明は、上記事情に基づいてなされたもので、その第１の目的とするところは、大気中において高温の状態でも、上下の成形用型部材の位置調整を可能にし、高精度の成形ガラス塊を得ることができる光学素子用ガラス塊の製造装置を提供することである。
【００１１】
また、本発明の第２の目的とするところは、上述のように、高精度に位置決めされた上下一対の成形用型部材でプレス成形された成形ガラス塊を、研削および研磨による光学素子製造用素材として用いることで、研削屑（スラッジ）の発生量を大幅に抑制することができる光学素子の製造方法を提供することである。
【００１２】
更に、本発明の第３の目的とするところは、上述のように、高精度に位置決めされた上下一対の成形用型部材でプレス成形された成形ガラス塊を、プレス成形により光学素子を得る素材として用いることで、研削・研磨を必要としない光学素子の製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、溶融光学ガラス塊を、上下一対の成形用型部材を有する成形用型でプレス成形して、光学素子用ガラス塊を成形する製造装置であって、前記成形用型の上下型部材の軸芯位置を調整する機構を具備し、この軸芯位置調整機構が、少なくとも、一方の型部材の軸芯位置を自在に動かすことができる自在移動機構と、上下各型部材の軸芯位置を、所望の範囲内で一致させる位置決め機構とからなり、この位置決め機構が、上下各型部材の少なくとも一方の位置決め用部材に、表面からガスが噴出し得る多孔質の部材を用いており、また、上下各型部材に設けられた位置決め用部材を用いて、上下各型部材の位置決めを行なうに際し、多孔質の位置決め部材からガスが噴出させ、上下一対の位置決め用部材を互いに非接触の状態で、上下型部材の位置決めを行い、上下型部材が所望の範囲で位置決めされた状態で、上下一対の成形用型部材で溶融光学ガラス塊をプレス成形することを特徴とする。
【００１４】
このような構成では、表面からガスを噴出することができる多孔質の部材を、上下各型部材の少なくとも一方の位置決め用部材として用いることで、この上下型部材を接近させると、仮に、上下型部材が相対的に横方向にずれている場合、位置決め機構としての、これら上下型部材の位置決め部材が、互いに非接触の状態のまま、位置決めを行い、それに伴い、型部材を自在に動かす自在移動機構により、上下型部材の位置が所望する範囲内に調整される。
【００１５】
即ち、上下型部材の位置がずれ、非接触状態の位置決め部材が所望した距離より近接した状態であると、この部分からのガスの流出量が小さくなり、ベルヌイの定理により、その部分のガスの圧力が高まり、このガス圧により、上下型部材の位置ずれが補正される。その結果、このように上下型部材の位置調整をした後、溶融ガラス塊をガラス成形することで、高精度の光学素子用ガラス塊（成形ガラス塊）を得ることができる。
【００１６】
また、このような位置決めは、上下型部材の各位置決め部材が、互いに非接触の状態で行われるから、大気中の雰囲気で、高温の状態でも、これらの位置決め部材が相互にかじることなく、正確に位置決めが行われる。
【００１７】
この場合、本発明の実施の形態として、多孔質の位置決め用部材が、その内部に、ガス噴射方向別に、複数のガス供給室を設置しており、これらの各ガス供給室から多孔質の部材の表面にガスを噴出させて、上下一対の位置決め用部材を互いに非接触の状態で、上下型部材の位置決めを行なうことは有効である。
【００１８】
このように、多孔質の部材からなる位置決め用部材が、その内部にその方向別に複数のガス供給室を設置することにより、非接触位置決め作用がより強まる。即ち、仮に、多孔質の部材からなる位置決め用部材の内部に、単一のガス供給室からなる場合、上下型の位置がずれ、非接触位置決め部材が所望した距離より近接した状態でも、ガスが反対側に逃げ、その近接部でガス圧力が大きくならず、上下型部材の位置ずれが補正されない畏れがある。その点、上述のように、多孔質の部材からなる位置決め用部材の内部に、その方向別に複数のガス供給室を設置した場合、上下型部材の位置がずれ、非接触位置決め部材が所望した距離より近接した場合、この近接した箇所に対応するガス供給がなされるので、より詳細に正確な位置決めができるのである。
【００１９】
また、位置決め機構を用いて、上下型部材の位置決めをした後、上下型部材で溶融光学ガラス塊をプレス成形して、光学素子用ガラス塊を製造すること、あるいは、位置決め機構を用いて、上下型部材の位置決めをしながら、上下型部材で溶融光学ガラス塊をプレス成形して、光学素子用ガラス塊を製造することは、その好ましい実施の形態として、選択される。
【００２０】
更に、本発明の実施の形態として、上述の光学素子用ガラス塊の製造装置において、上下一対の型部材が多孔質の素材からなり、この型部材の成形面からガスが噴出している状態で、溶融光学ガラス塊を前記成形面に非接触の状態で、プレス成形して、光学素子用ガラス塊を製造することは、有効である。
【００２１】
このような構成では、溶融光学ガラス塊を、型部材の成形面に非接触な状態で、プレス成形するので、得られた成形ガラス塊の成形面は、非常に滑らかである。即ち、このようにして得られた成形ガラス塊は、上下型部材の間の位置決めが、上下型部材についての各位置決め部材が互いに非接触の状態で行われ、高精度であり、同時に、そのプレス成形面が、非常に滑らかであるから、光学素子を製造するための素材として大変に適している。
【００２２】
また、本発明では、上述の光学素子用ガラス塊の製造装置で得られたガラス塊の表層を、研磨加工、または、研削加工および研磨加工により除去し、所要の表面精度を有する光学素子を得ることを特徴とする。
【００２３】
このような構成では、研削研磨加工による加工除去量を削減できるので、この成形ガラス塊は、従来の研削・研磨加工により光学素子を製造する場合の素材としても大変に適している。
【００２４】
更に、本発明では、上述の光学素子用ガラス塊の製造装置で得られたガラス塊を加熱軟化し、この軟化状態のガラス塊を、一対の型部材からなる成形用型でプレス成形し、成形品としての光学素子を得ることを特徴とする。
【００２５】
この場合、得られた成形ガラス塊は、その上下面の軸精度が良好であり、また、その成形面も、最終的な光学素子に近い所望の形状に成形されている。従って、この成形ガラス塊を、光学素子製造用素材として、軟化状態でプレス成形して、光学素子を得る場合、そのプレス代が少なくても、所望する形状の光学素子を、高精度で容易に得ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明に係わる第１の実施の形態では、非接触の位置決め機構を用いて、上下型部材の位置決めをした後、多孔質の上下型部材により、溶融ガラス塊を非接触の状態でプレス成形して、光学素子用ガラス塊（成形ガラス塊＝プレフォーム）を得て、さらに、この成形ガラス塊をプレス成形して、光学素子を得る事例について説明する。
【００２７】
ここで、非接触の位置決め機構は、位置決めピンとピン穴とから構成されており、ピン穴の形成個所が多孔質材料で作られており、ガスが噴出している状態のピン穴に、位置決めピンを挿入し、ピンとピン穴を、ガス膜を介して、非接触の状態で位置決めしている。
【００２８】
図１は、この実施の形態で用いた上下型部材を含むプレス成形装置の部分構成を説明するための断面図である。図１には、多孔質材からなる上下一対の成形用型部材、および、上型部材を自在に動かすことができる自在移動機構と、上下型部材の位置を一致させる位置決め機構とからなる位置調整機構が開示されている。また、図２は、この実施の形態における位置決め機構の、多孔質材からなるピン穴の形成個所の構造を説明するための平面断面図である。
【００２９】
図１において、符号１は溶融ガラス塊、２は多孔質の下型部材、３は多孔質の上型部材、４は下型部材２を保持する下型保持ブロック、５は上型部材３を保持するための上型保持ブロック、６は下型部材２の背面に設けられた下型ガス供給室、７は上型部材３の背面に設けられた上型ガス供給室、８はピン穴を形成するため、下型保持ブロック４の内部に設けられた、多孔質の材料からなるスリーブ、９は多孔質スリーブ８の背面に設けられたピン穴ガス供給室、１０は上型保持ブロック５に設けられ、ピン穴に挿入される位置決めピンである。
【００３０】
符号１１は上型部材３を自在に動かすための自在移動機構であり、１２は上型部材を動かすための上軸である。また、符号１３は、自在移動機構１１と上型保持ブロック５とを横方向に自在に動かすためのボールであり、１４は、自在移動機構１１と上軸１２を角度方向に自在に動かすためのボール継手であり、また、１５は下型を動かすための下軸である。
【００３１】
図２は、上述のピン穴ガス供給室９を開示しており、ここでは、ピン穴ガス供給室９は１２個に分割されている。なお、符号１６はピン穴ガス供給室９を分割するための隔壁である。
【００３２】
次に、この実施の形態における装置の動作を説明する。まず、上記構成からなる多孔質の下型部材２の上に、非接触状態で、溶融ガラス塊１を受ける。即ち、下型ガス供給室６には、ガス供給管（図示せず）が接続されており、ここから高圧の窒素ガスが供給され、多孔質の下型部材２の表面から噴出されている。
【００３３】
この状態の下型部材２を、溶融された光学ガラスを、液滴状に流出している溶融ガラス流出口（図示せず）の直下に設置する。そして、多孔質の下型部材２の上に溶融ガラスを降下し、下型部材に対して非接触の状態で、受けた後、この下型部材２を所定距離、下降させる。すると、溶融ガラスは、括れて、自然切断される。このようにして、窒素ガスが噴出している状態の、多孔質の下型部材２の上に、非接触の状態で、所要重量の溶融ガラス塊１を得る。この溶融ガラス塊１は、その上下面とも自由表面からなっており、表面が滑らかである。
【００３４】
続いて、この溶融ガラス塊１を受けた状態の下型部材２と、上型部材３との位置を、ピン穴を形成する多孔質スリーブ８とピン１０との嵌合動作（以下に詳述するが）で、位置決めを行う。
【００３５】
上述の、ピン穴を形成する多孔質スリーブ８には、図２に示すように、その外周部に設置されたピン穴ガス供給室９が、隔壁１６により、１２個に分割されている。そして、これらの１２個のピン穴ガス供給室９には、各々別のガス供給管（図示せず）が接続されており、窒素ガスを供給している。即ち、この多孔質のピン穴８の内部には、各々、１２個のピン穴ガス供給室９から窒素ガスが噴出している。
【００３６】
このように、多孔質のピン穴８からガスが噴出している状態で、下型部材２を上型部材３の下方の位置へ移動させた後、上型部材３を下降させ、下型部材２と上型部材３を接近させ始める。しかし、上型保持ブロック５に設けられたピン１０の先端、および、多孔質のピン穴８の入口は、共にテーパ形状に作られているので、下型部材２と上型部材３との位置がずれている場合でも、このテーパ部に倣って、下型部材２と上型部材３の位置決めが行われる。
【００３７】
これは、ピン穴８からガスが噴出しているので、ピン穴８とピン１０との位置がずれている場合、ピン１０とピン穴８とが接近している部位で、ガス膜が薄くなり、ガスの圧力が高まり、ピン１０が押し戻され、所望する正規の位置へと位置決めされるのであり、この時、ピン１０とピン穴８とは、ガス圧により、非接触の状態に保たれ、接触によるかじりがない。特に、この実施の形態では、ピン穴ガス供給室９が、その角度方向に１２分割されているので、ピン１０とピン穴８が接近している部分で、ガス圧が逃げることなく、より正確に、その方向でガス圧が高まるので、非接触での位置決めが確実に行われる。
【００３８】
なお、このようにピン１０とピン穴８との間で、非接触で位置決めが行われる時、上型保持ブロック５と上軸１２とは、横方向に相対的に移動するが、この実施の形態では、自在移動機構１１と上型保持ブロック５との間の、横方向の移動を、その間に設けられたボール１３により行っている。また、自在機構１１と上軸１２との間の、回転角度方向の移動を、その間に設けられたボール継手１４により行っている。このような構成の自在移動機構１１を介することにより、ピン１０とピン穴８との間の非接触位置決めを、確実に、且つ、容易に行うことができる。
【００３９】
続いて、下型部材２と上型部材３との接近を更に続けて、溶融ガラス塊１のプレス成形を開始する。この時、ピン１０とピン穴８との間は、非接触の状態で位置決めされているので、下型部材２と上型部材３とは、所望する位置精度に保たれている。この状態で、下型部材２と上型部材３との接近が継続されるが、この時、上型ガス供給室７にはガス供給管（図示せず）が接続されていて、ここから供給された高圧の窒素ガスが、多孔質の上型部材３の表面から噴出しており、一方、下型部材２の表面からも窒素ガスが噴出しており、従って、溶融ガラス塊１は、下型部材２の上に非接触の状態で保持されている。
【００４０】
この状態で、さらに上下型部材の接近を続けると、溶融ガラス塊１の上部に、上型部材３が薄いガス膜を介して、近接した状態になり、さらに、上下型部材の接近が進むと、溶融ガラス塊１は、上下型部材の表面から噴出しているガスの圧力で、成形面と非接触の状態に保たれたまま、成形面の形状に倣って、変形が進行される。
【００４１】
さらに、上下型部材の接近を進め、最終的に押し切ることにより、所望とする形状の成形ガラス塊を得ることができる。特に、押し切った後、一度、成形用型部材の温度、または、型部材の表面から噴出しているガスの温度を高くした後、この成形ガラス塊の内部における、不均一な温度分布が生じないように、冷却し、その後、型開きし、成形ガラス塊を取り出すと、特に、成形面形状の精度の良い成形ガラス塊を得ることができる。
【００４２】
このようにして、特に、最終成形の光学素子の形状に近似する、成形面形状の精度のよい成形ガラス塊を得ることができる。続いて、この実施の形態では、このようにして得られた成形ガラス塊を、それが軟化している状態で、上下一対の成形用型部材で、プレス成形して、成形光学素子を得る。
【００４３】
次いで、この実施の形態を具体的な形で説明する。ここでは、多孔質の下型部材２として、気孔率：２５％、平均孔径：１０μｍの多孔質カーボンを用いた。下型部材２の成形面は、その直径が１５ｍｍ、曲率半径が２０ｍｍの凹球面である。上型部材３も、同一の多孔質カーボンで製作し、その成形面は、その直径が１５ｍｍ、曲率半径が３０ｍｍの凸球面である。
【００４４】
下型保持ブロック４および上型保持ブロック５は、ステンレスで製作した。なお、これらの保持ブロックの中には、加熱用ヒータ（図示せず）が設置されている。また、下型ガス供給室６および上型ガス供給室７にガスを供給するガス供給管（図示せず）の内部には、白金ヒータからなる高温ガス供給装置（図示せず）が設置されおり、所望の温度に加熱された高温のガスを、各々のガス供給室に供給することができる。
【００４５】
多孔質のピン穴を形成するスリーブ８は、気孔率：３０％、平均孔径：１５μｍの多孔質カーボンで製作した。このピン穴の内径は４．００ｍｍである。一方、上型保持ブロック５に設置されたピン１０は、鋳鉄で製作し、その外径は３．９５ｍｍである。また、これらのピン１０の先端、および、ピン穴８の入口は、各々１ｍｍの面取りがされ、テーパ形状（例えば、テーパー角：30度）になっている。
【００４６】
自在移動機構１１は、ステンレスで作られており、その内部に設けられるボール１３はアルミナを研磨して作ったボールベアリング用のボールであり、自在移動機構１１と上型保持ブロック５とは、横方向に滑らかに動くことができる。
【００４７】
この実施の形態では、成形ガラス塊を得るために、ＳＫ１２相当の光学ガラスを用いた。このガラス原料を、白金製のガラス溶融るつぼ（図示せず）の中に入れ、１２００℃まで加熱・溶融した。そして、この溶融ガラスを、るつぼ（図示せず）の下部に設けた溶融ガラス流出パイプ（図示せず）から液滴状に流出した。この時、溶融ガラス流出パイプは１０００℃に保たれており、溶融ガラス流出口からは、１０００℃の溶融ガラスが液滴状に流出している。
【００４８】
一方、下型保持ブロック４は、内蔵するヒータ（図示せず）で５００℃に加熱された。また、ガス供給管（図示せず）に設けられた高温ガス供給装置（図示せず）により、窒素ガスを５００℃に加熱し、この高温ガスを毎分５Ｌの流量で、多孔質の下型部材２から噴出させている。この状態の多孔質の下型部材２を、溶融ガラス流出口（図示せず）の直下１０ｍｍの位置に設置し、この多孔質の下型部材２の上に、噴出ガスにより非接触の状態に保ったままで、溶融ガラスを受け始めた。そして、この状態で１０秒経過したとき、この多孔質の下型部材２を下方へ２０ｍｍ下げると、溶融ガラス流は括れ、直ちに、自然切断され、この多孔質の下型部材２の上に、非接触状態で、所望する重量である１．５ｇの溶融ガラスが得られた。続いて、この溶融ガラス塊１を、下型部材２の上に非接触状態で浮上保持したまま、多孔質の下型部材２を、多孔質の上型部材３の下に移動した。
【００４９】
この際、上型保持ブロック５は、内蔵するヒータ（図示せず）で５００℃に加熱されている。また、ガス供給管（図示せず）に設けられた高温ガス供給装置（図示せず）により、窒素ガスが５００℃に加熱されていて、この高温ガスを毎分２Ｌの流量で、多孔質の下型２から噴出している。
【００５０】
また、多孔質部材からなるピン穴８の背面に１２個設けられたガス供給室９には、各々、毎分１．０Ｌの流量の窒素ガスが供給された。その結果、非接触状態で位置決めを行うピン穴を形成する多孔質部材８の表面から、毎分１２Ｌの流量の窒素ガスが噴出している。
【００５１】
そして、溶融ガラス塊１を非接触状態で浮上保持している状態の多孔質の下型部材２が、多孔質の上型部材３の下に移動した後、多孔質の上型部材３の下降を開始した。多孔質の上型部材３に自在移動機構１１を介して接続されている上軸１２は、それを駆動するＮＣ（数値制御）駆動装置（図示せず）により、その速度を制御されつつ下降した。
【００５２】
当初の位置から２０ｍｍ下降させた所で、上型保持ブロック５に設けられた位置決めピン１０が、下型保持ブロック４に設けられた多孔質のピン穴８の中に入り始めた。ここで、多孔質の上型部材３の下降速度を毎秒１ｍｍにした。そして、５秒後には、多孔質のピン穴８と位置決めピン１０による、非接触での位置決めが完了した。この時、多孔質のピン穴８から噴出しているガスの流量を、毎分１２Ｌから毎分３Ｌに減じた。
【００５３】
その状態で、さらに上型部材３を下降させると、５秒後に、多孔質の上型部材３がガス膜を介して溶融ガラス塊１０の上部に近接し、多孔質の上型部材３および下型部材２と非接触の状態で、溶融ガラス塊１０の成形が開始される。なお、この時の溶融ガラス塊１０の温度は８００℃であった。
【００５４】
この状態で、さらに７秒経過すると、上型部材３と下型部材２が押し切り、互いの型部材が接触し、ガラス塊に対して非接触状態での成形が完了した。その後、この状態に保ったまま、多孔質の上型部材３および下型部材２から噴出している窒素ガスの流量を、各々毎分０．３Ｌに減じた。また、同時に、下型保持ブロック４および上型保持ブロック５の内部に、各々設置されている加熱用ヒータ（図示せず）と、上下の型のガス供給室にガスを供給するガス供給管（図示せず）の内部に設置されている高温ガス供給装置（図示せず）の白金ヒータとを加熱し、各々の型保持ブロックを７００℃に加熱すると同時に、各々の多孔質の型部材から噴出している窒素ガスの温度も７００℃に加熱した。その後、これらの温度を毎分８０℃で低減し、３００℃まで成形ガラス塊を冷却したとき、これらの上下型部材を開き、成形ガラス塊を取り出した。
【００５５】
このように、溶融ガラス塊１０を押し切った後、型保持ブロックおよび窒素ガスを、その温度が７００℃になるまで、加熱した後、冷却しているのは、冷却中の成形ガラス塊の内部での温度分布のバラ付きを小さくするためである。
【００５６】
このようにして得られた成形ガラス塊は、大変に精度が良好であった。即ち、この成形ガラス塊の上下面の位置ずれは、５０μｍ以下であった。また、上下面の角度ずれは、１０′以下であった。また、成形面の形状は、最終の光学素子の成形で所望する形状に対して、１０μｍ以内のウネリを有する形状であり、その表面は、型部材の成形面と接触しておらず、自由表面からなっているので、大変滑らかであった。
【００５７】
続いて、このようにして得られた高精度の成形ガラス塊を、成形用型でプレス成形して、最終的な成形光学素子を得た。なお、ここで用いた成形用型は、超硬合金からなっており、その成形面は研磨加工されており、その上に、離型作用を有するカーボン膜が形成されている。この実施の形態では、成形用下型部材の成形面は曲率半径：２２ｍｍの凹球面であり、成形用上型部材の成形面は曲率半径：３２ｍｍの凸球面である。なお、ここでは、得られた成形ガラス塊の中心厚が３．３ｍｍであり、所望する成形光学素子の中心厚が３．０ｍｍである。
【００５８】
本発明の１つの実施形態として、上述の成形ガラス塊（プレフォーム）を、この上下一対の成形用型部材の間に挿入した後、この成形用型部材を５３０℃まで加熱し、この成形ガラス塊を軟化させた後、３０００Ｎのプレス力を加えて、プレス成形したところ、５秒でプレス成形を完了し、成形光学素子を得た。その状態で４００℃まで冷却した後、上下の成形用型部材を開き、成形光学素子を取り出した。なお、成形用型部材の成形面に形成された、離型作用を有するカーボン膜は、５０００ショットを経ても、剥離することはなかった。
【００５９】
この実施の形態での特有の効果として、以下の点を挙げることができる。まず、成形ガラス塊の形状精度が高く、表面も滑らかなので、高精度・高品質の成形光学素子を得ることができる。また、成形ガラス塊の形状を、成形光学素子の形状に近似させることにより、プレス時間を短縮することができる。また、成形用型部材への負荷も少なくなるため、型の寿命を長くすることができる。特に、成形型の成形面（表面）に付けられる保護膜や離型膜の寿命を長くすることが可能になる。
【００６０】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態では、第１の実施の形態とほぼ同様の構成の装置を用いながら、さらに、高精度の位置決めを可能にする場合を説明する。即ち、位置決めピンとピン穴のと構成を変えて、第１の実施の形態よりも高精度の位置決めを可能にする事例を説明する。なお、ここでは、このようにして得られた成形ガラス塊の成形面を研磨して、光学素子を得る場合を挙げる。
【００６１】
図３は、この実施の形態での位置決めピンとピン穴との構成を説明する断面図である。なお、ここでの製造装置の構成において、図３に示す位置決めピンおよびピン穴の部分以外の構成は、図１に示す装置の構成と同一である。
【００６２】
図３において、符号４および５は、図１と同一な下型保持ブロックおよび上型保持ブロックであり、１７は上型保持ブロック５に設けられた多孔質材料からなる位置決めピンであり、１８は多孔質の位置決めピン１７の内部に設けられたガス供給室であり、１９は下型保持ブロック４に設けられたピン穴の内部に設けられた多孔質材料からなる可動式の位置決めピンであり、２０は多孔質の可動式位置決めピンの内部に設けられたガス供給室であり、また、２１は多孔質の可動式位置決めピン１９を下型保持ブロック４の所定の位置に固定するためのバネ部材である。
【００６３】
この実施の形態での動作は、第１の実施形態の場合とほぼ同様である。ただし、多孔質の位置決めピンを用いて、非接触の状態で、位置決めピンとピン穴の位置決めを行い、プレス成形をして行く時点での位置決めピンの動作は異なる。その様子を以下に説明する。
【００６４】
この実施の形態においては、上型保持ブロック５に設けられた多孔質の位置決めピン１７の先端は、テーパ形状に形成されている。そして、それに対応する、下型保持ブロック４の位置決め穴の中に設けられた多孔質の可動式位置決めピン１９の先端部は、位置決めピン１７の先端テーパ形状に対応する形状に形成されている。また、この多孔質の位置決めピン１９は、その背部に設けられたバネ部材２１により、上方に持ち上げられ、下型保持ブロック４に接触し、所定の位置にある。
【００６５】
そして、溶融ガラス塊をプレス成形するために、上型部材と下型部材とを接近させると、図３に示すように、上型保持ブロック５に設けられた多孔質の位置決めピン１７と、下型保持ブロック４の位置決め穴の中に設けられた位置決めピン１９との間で、非接触の状態で、位置決めが行われる。この時、多孔質の位置決めピン１７の内部に設けられたガス供給室１８には高圧のガスが供給され、このガスが多孔質の位置決めピン１７の先端にあるテーパ部から噴出している。この噴出ガスの発生圧力により、多孔質の位置決めピン１７と可動式の位置決めピン１９との間で、非接触の状態で位置決めが行われる。
【００６６】
このようにして、多孔質の位置決めピン１７と可動式の位置決めピン１９との間で、非接触の状態で、位置決めが完了した状態を図４に示す。なお、図４では、バネ部材２１は省略されている。
【００６７】
この後、さらに上型部材と下型部材が接近すると、図５に示すように、多孔質の位置決めピン１７と可動式の位置決めピン１９とは、位置決めされた状態を保ったまま、可動式の位置決めピン１９が、下型保持ブロック４に設けられたピン穴の中を下降して行く。この時、この可動式の位置決めピン１９は、多孔質材で作られており、その中に設けられたガス供給室２０には高圧のガスが供給されており、このガスが、この可動式の位置決めピン１９の側面から噴出している状態である。即ち、この可動式の位置決めピン１９は、噴出ガスにより、下型保持ブロック４に設けられたピン穴と非接触の状態のまま、下降して行く。このとき、バネ部材２１は縮んでいる。
【００６８】
そして、第１の実施の形態と同様に、溶融ガラス塊を、多孔質の成形用型部材を用いて、非接触の状態で、プレス成形し、成形ガラス塊を得るのである。続いて、このようにして得られた高精度の成形ガラス塊の成形面を、ここでは、特に研磨加工して、所要の光学素子を得る。
【００６９】
以下、この実施の形態を、より具体的な事例で説明する。なお、ここでは、多孔質の位置決めピン１７、多孔質の可動式の位置決めピン１９、下型保持ブロック４に設けられたピン穴、およびバネ部材２１以外の部分は、第１の実施の形態と同一であるから、その説明を省略する。
【００７０】
ここで用いた多孔質の位置決めピン１７は、気孔率：３０％、平均孔径：２０μｍの多孔質のステンレス材で作られており、その直径は４．０ｍｍであり、その先端部は４５°のテーパ形状に加工されている。また、この多孔質の位置決めピン１７の先端内部には、ガス供給室１８が設けられているが、ここでは、このガス供給室１８は、位置決めピン１７の周方向に、互いに独立した４個のガス供給室の形で設置されている。そして、これらの各々のガス供給室１８には、各々独立したガス供給管（図示せず）により、高圧の窒素ガスが供給されている。
【００７１】
また、ここで用いた多孔質の可動式位置決めピン１９は、気孔率：３０％、平均孔径：１５μｍの多孔質のカーボンで作られており、その直径は４．９８ｍｍであり、その先端部は、位置決めピン１７の先端部に一致するように、４５°のテーパ形状に加工されている。また、この多孔質の可動式位置決めピン１９の内部には、１つのガス供給室２０が設けられており、このガス供給室２０には、ガス供給管（図示せず）により、高圧の窒素ガスが供給されている。
【００７２】
また、下型保持ブロック４はステンレス材で作られており、そこに設けられたピン穴は直径：５．０ｍｍである。また、可動式位置決めピン１９を押し上げるバネ部材２１として、ジルコニアで作られた、バネ定数１００Ｎ／ｍｍのバネを用いた。
【００７３】
このような構成からなる、位置決めピン１７、可動式位置決めピン１９およびピン穴を、第１の実施の形態と同様に、図１に示すように、多孔質の成形型の周囲に配置した。なお、ここでは、先の実施形態と同様に、ガラス素材にＳＫ１２相当の光学ガラスを用いた。このガラス原料を溶融し、その溶融ガラスを溶融ガラス流出パイプ（図示せず）から液滴状に流出した。この時、溶融ガラス流出パイプは１０００℃に保たれており、溶融ガラス流出口からは１０００℃の溶融ガラスが液滴状に流出される。
【００７４】
下型保持ブロック４を、内蔵するヒータ（図示せず）で５００℃に加熱した。また、ガス供給管（図示せず）に設けられた高温ガス供給装置（図示せず）により、窒素ガスを５００℃に加熱し、この高温ガスを毎分５Ｌの流量で、多孔質の下型部材２から噴出している。この状態の多孔質の下型部材２を、溶融ガラス流出口（図示せず）の直下１０ｍｍの位置に設置し、この多孔質の下型部材２の上に、噴出ガスによりガス膜を形成し、非接触の状態に保ったまま、溶融ガラスを受け始めた。そして、この状態で１０秒経過したとき、この多孔質の下型部材２を下方へ２０ｍｍ下げた。すると、溶融ガラス流は括れて、直ちに自然切断され、この多孔質の下型２の上に、非接触状態で、所望する重量である１．５ｇの溶融ガラスが得られた。
【００７５】
続いて、この溶融ガラス塊１を非接触状態で浮上保持したまま、多孔質の下型部材２を、多孔質の上型部材３の下に移動した。この時、上型保持ブロック５は、内蔵するヒータ（図示せず）で５００℃に加熱した。また、ガス供給管（図示せず）に設けられた高温ガス供給装置（図示せず）により、窒素ガスを５００℃に加熱し、この高温ガスを毎分５Ｌの流量で、多孔質の下型２から噴出している状態にした。
【００７６】
また、多孔質の位置決めピン１７の内部に設けられた、各々のガス供給室１８には、各々、毎分１Ｌの流量の窒素ガスが供給され、多孔質の位置決めピン１７の先端でのテーパ部から、合計：毎分４Ｌの窒素ガスが噴出している。
【００７７】
また、多孔質の可動式位置決めピン１９の内部に設けられたガス供給室２０には、毎分５Ｌの流量の窒素ガスが供給され、多孔質の可動式位置決めピン１９の外周部から噴出している。そして、多孔質の可動式位置決めピン１９と下型保持ブロック４に設けられたピン穴とを非接触の状態にした。
【００７８】
溶融ガラス塊１を非接触状態で浮上保持したまま、多孔質の下型部材２が、多孔質の上型部材３の下に移動した後、多孔質の上型部材３の下降を開始した。多孔質の上型３に自在移動機構１１を介して接続されている上軸１２を、それを駆動するＮＣ（数値制御）駆動装置（図示せず）により、その速度を制御しながら下降した。
【００７９】
当初の位置から２０ｍｍ下降させた所で、上型保持ブロック５に設けられた多孔質の位置決めピン１７のテーパ部が、下型保持ブロック４に設けられた可動式の多孔質のピン１９でのテーパ部の中に、入り始めた。ここで、多孔質の上型部材３の下降速度を毎秒１ｍｍにした。そして、２秒後には、多孔質の位置決めピン１７と可動式位置決めピン１９のテーパ部とによる、非接触での位置決めが完了した。この時、多孔質の位置決めピン８から噴出しているガスの流量を、毎分４Ｌから毎分０Ｌに減じた。
【００８０】
その状態で、さらに上型部材３を下降させると、図５に示すような状態で、多孔質の位置決めピン１７と可動式の多孔質の位置決めピン１９とは、そのテーパ部で位置決めされた、一体となった状態のまま、可動式の多孔質の位置決めピン１９は、下型保持部材４に設けられたピン孔の中を、可動式の多孔質の位置決めピン１９から噴出するガスにより、非接触の状態のまま、下降して行く。
【００８１】
この状態で、多孔質の上型部材３の下降が進み、５秒後に、多孔質の上型部材３が溶融ガラス塊１０の上部にガス膜を介して近接し、多孔質の上型部材３および下型部材２で、非接触の状態での溶融ガラス塊１０の成形が開始される。なお、この時の溶融ガラス塊１０の温度は８００℃であった。
【００８２】
この状態で、さらに７秒経過すると、上型部材３と下型部材２とが押し切り、互いの型部材が接触し、薄いガス膜を介して、成形面間で、非接触状態でのガラス塊の成形が完了した。その後、この状態に保ったまま、多孔質の上型部材３および下型部材２から噴出している窒素ガスの流量を、各々毎分：０．１Ｌに減じた。また、同時に、下型保持ブロック４および上型保持ブロック５の内部に、各々設置されている加熱用ヒータ（図示せず）と、上下の型部材のガス供給室にガスを供給するガス供給管（図示せず）の内部に設置されている高温ガス供給装置（図示せず）の白金ヒータを加熱し、各々の型保持ブロックを７００℃に加熱すると同時に、各々の多孔質の型部材から噴出している窒素ガスも７００℃に加熱した。その後、これらの温度を、毎分６０℃で低減し、３００℃まで冷却したとき、これらの上下型部材を開き、成形ガラス塊を取り出した。
【００８３】
このように、溶融ガラス塊１０を押し切った後、型保持ブロックおよび窒素ガスを７００℃まで加熱した後、冷却しているのは、冷却中の成形ガラス塊の内部での温度分布のバラ付きを小さくするためである。
【００８４】
このようにして得られた成形ガラス塊は、精度が良好であった。即ち、この成形ガラス塊の上下面の位置ずれは３０μｍ以下であった。また、上下面の角度ずれは１０′以下であった。また、成形面の形状は、所望する光学素子の形状に対して、５μｍ以内のウネリを有する形状であり、その表面は、型部材の成形面と接触しておらず、自由表面からなっているので、大変に滑らかであった。
【００８５】
続いて、このようにして得られた成形ガラス塊の成形面を、この実施の形態では、研磨加工により除去し、光学素子を得た。
【００８６】
すなわち、従来からの一般的な成形光学ガラス塊から光学素子を得る場合は、その成形面の形状精度、軸精度が低く、また、その成形面には異物も含まれているため、その成形面を０．５ｍｍ程度除去加工する必要があり、そのため、粗研削、精研削と言う２種類の研削加工による除去工程の後、更に研磨加工による除去工程を行いながら、その面精度を上げ、表面を滑らかにして、所要の光学機能面を持った光学素子に仕上げていた。
【００８７】
しかしながら、この実施の形態で得られた成形ガラス塊は、その成形面が、高い形状精度であるため、これら２種類の研削加工を行わず、研磨加工のみで、所期の光学素子に仕上げることができた。
【００８８】
また、通常、一般に粗研削と呼ばれる研削除去加工では、カーブジェネレータと呼ばれる加工機を用いて、円筒形状のダイヤモンド砥石を用いて、球面形状になるよう研磨加工している。また、一般に精研削と呼ばれる研削除去加工では、ペレット砥石と呼ばれる小さな砥石を多数、球面形状の工具に貼り付け、この工具を用いて、粗研削された面を、さらに研削加工している。
【００８９】
これに対して、この実施の形態では、この粗研削と精研削を行わず、直接、成形ガラス塊の成形面を、研磨パットを貼り付けた研磨皿を用いて、研磨材を供給しながら、単に研磨加工を行うだけで、所要の光学素子が得られるのであるから、一つの成形面につき５分間、研磨加工することにより、例えば、成形面が１０μｍ、除去加工されることで、滑らかな光学研磨面が得られ、生産性が向上できた。
【００９０】
例えば、この実施の形態において、中心肉厚：３．３ｍｍ、直径：１５ｍｍ、光学面の曲率半径が２０ｍｍと３０ｍｍからなる凸メニスカス形状の光学素子を研磨加工により得ることができる。なお、この場合でも、研磨加工のみで光学研磨面を得ようとすると、加工時間が掛かる場合もあるが、精研削を行った後に、研磨加工を行っても良く、この選択は、主に製造コストの観点から選択すればよい。
【００９１】
このように、本発明の実施の形態での効果として以下の点を挙げることができる。即ち、成形ガラス塊の形状精度が高く、表面も滑らかで、かつ、成形ガラス塊の形状が所望する光学素子の形状に近似しているので、この成形ガラス塊の成形面の表面層を除去加工し、光学素子を得るに際して、成形面の除去加工量を減少させることができる。従って、加工屑（スラッジ）の排出量を削減し、地球環境保護に効果がある。特に、ここでは、成形ガラス塊の成形面形状精度が高く、研磨加工のみで光学素子を得ることができるので、加工屑（スラッジ）の排出量を大幅に削減することができる。
【００９２】
（第３の実施の形態）
本発明に係わる第３の実施の形態では、第１の実施の形態に比べ、より単純な構成の装置を用い、上下型部材の位置決めを、非接触の状態で行う事例について説明する。なお、ここでは、得られた成形ガラス塊の成形面を、研削および研磨して、光学素子を得る場合について説明する。
【００９３】
図６は、この実施の形態で用いた装置の型部分の構成を説明する断面図である。図において、符号４は下型保持ブロック、５は上型保持ブロック、１２は上軸、１３はベアリングボール、１５は下軸、２２は下型部材、２３は上型部材、２４は位置決め用の多孔質部材、２５はガス供給室である。
【００９４】
図７は、ここでの、上型保持ブロック５、上型部材２３および位置決め用の多孔質部材２４を、下方から見た平面図である。また、図８は、ここでの、下型保持ブロック４および下型２２を、上方から見た平面図である。
【００９５】
次に、この実施の形態での動作を説明する。まず、上記構成からなる下型部材２２の上に、るつぼからの溶融ガラス塊を受ける。即ち、下型部材２２を、溶融された光学ガラスを液滴状に流出している溶融ガラス流出口（図示せず）の直下に設置する。下型部材２２の上に溶融ガラスが受けられた後、この下型部材２２を所定距離下降させると、溶融ガラス流は括れて自然切断される。このようにして、下型２２の上に所要量の溶融ガラス塊を得る。
【００９６】
続いて、溶融ガラス塊を受けた状態での下型部材２２と上型部材２３の位置決めを行いながら、溶融ガラス塊をプレス成形し、成形ガラス塊を得た。なお、ここでは、上型保持ブロック５の周辺部に４箇所、位置決めのための、多孔質の部材２４が設けられており、これらの背面には、各々、ガス供給室２５が設けられている。これらのガス供給室２５には、各々、別のガス供給管（図示せず）が接続されており、ガスが供給されている。即ち、これらの、多孔質の位置決め部材２４の表面には、各々のガス供給室２５からのガスが噴出している。
【００９７】
ここでは、上型保持ブロック５に設けられている、これらの多孔質の位置決め部材２４が、図６に示すように、水平方向に対して４５度傾斜した角度で、設置されている。一方、下型保持ブロック４の外周部は、上型保持ブロック５の多孔質の位置決め部材２４に対応する位置で、その形状に対応して、図６に示すように、水平方向に４５度傾いた角度に加工されている。
【００９８】
このように、４個の多孔質の位置決め部材２４からガスが噴出している状態で、上型部材２３を下降させ、上型部材２３と下型部材２２を接近させ始める。ここで、上型保持ブロック５と下型保持ブロック４のと位置がずれている場合、そのずれている方向において、上型保持ブロック５の多孔質の位置決め部材２４と、それに対応する下型保持ブロック４の４５度のテーパ部が近接し、その部分のガス圧力が高まり、下型保持部材４が、自在移動機構であるベアリングボール１３を介して、その反対方向へと移動し、上型保持ブロック５と下型保持ブロック４との位置を、非接触で正しい位置へ調整する。
【００９９】
そして、このように、上型部材２３と下型部材２２の位置を調整しながら、溶融ガラス塊が、プレス成形され、その結果、所期の成形ガラス塊が得られる。そして、このようにして得られた上下型軸精度の良い、成形ガラス塊の成形面を、ペレット砥石を用いて精研削加工し、成形面のガラスを僅かに除去した後、その面を仕上げ研磨加工し、所期の精度の光学機能面に仕上げた。
【０１００】
次に、この実施の形態を、より具体的な事例で説明する。ここでは、上型部材２３および下型部材２２を、耐熱ステンレス鋼で製作し、その成形面の形状を、上下型部材とも、直径が１５ｍｍ、曲率半径が３０ｍｍの凹面とする。また、下型保持ブロック４および上型保持ブロック５は、ステンレスで製作し、これらの保持ブロックの中には、加熱用ヒータ（図示せず）を設置し、常時、４００℃に加熱しておく。
【０１０１】
また、これらの耐熱ステンレス製の上下型部材を用いて、溶融ガラス塊をプレス成形して、成形ガラス塊を得るに際して、これらの型部材の成形面に、窒化ボロンの微粉末を噴射し、塗布した後で、使用に供した。
【０１０２】
多孔質の位置決め部材２４は、気孔率：３０％、平均孔径：５０μｍの多孔質のステンレスで作られている。そして、この多孔質の位置決め部材２４は、２０ｍｍ×１０ｍｍの大きさである。また、この４個の位置決め部材２４の背面に設けられた４個のガス供給室２５には、各々、ガス供給管（図示せず）が接続されており、各々に、常時、毎分：５Ｌの流量の空気が供給されている。
【０１０３】
一方、自在移動機構であるところのベアリングボール１３は、アルミナを研磨して作られており、このベアリングボール１３を介して、下型保持ブロック４は水平方向に５ｍｍの範囲内で自在に動くことができる。
【０１０４】
上軸１２は、１軸ＮＣ（数値制御）駆動装置に連結されており、速度を所望の値に制御して、上型部材２３を下降させることができる。また、下軸１５は、横方向に移動できる構成になっており、下型部材２２は、溶融ガラス流出パイプ（図示せず）の下の位置から、上型部材２３の下の位置まで、横方向に移動することができる。
【０１０５】
なお、この実施の形態では、ＳＫ１２相当の光学ガラスを用いた。このガラス原料を、白金製のガラス溶融るつぼ（図示せず）の中に入れ、１２００℃まで加熱し溶融した。そして、この溶融ガラスを、るつぼ（図示せず）の下部に設けられた溶融ガラス流出パイプ（図示せず）から液滴状に流出した。この時、溶融ガラス流出パイプは１０００℃に保たれており、溶融ガラス流出口からは１０００℃の溶融ガラスが液滴状に流出している。
【０１０６】
４００℃に加熱されている下型部材２２を、溶融ガラス流出口（図示せず）の直下１０ｍｍの位置に設置し、この下型部材２２の上に、溶融ガラスを受け始めた。そして、この状態で１０秒経過したとき、この下型部材２２を下方へ２０ｍｍ下げた。すると、溶融ガラス流は括れて、直ちに自然切断され、この下型部材２２の上に所望する重量である１．５ｇの溶融ガラスが得られた。
【０１０７】
続いて、この溶融ガラス塊を保持している状態の下型部材２２を、上型部材２３の下に移動した。その後、上型部材２３の下降を開始した。上型部材２３に接続されている上軸１２を、それを駆動するＮＣ（数値制御）駆動装置（図示せず）により、その速度を制御しながら下降した。
【０１０８】
当初の位置から２０ｍｍ下降させた所で、上型部材２３が溶融ガラス塊の上部に近接し、溶融ガラス塊の成形が開始される。それと同時に、上型保持ブロック５に設けられた多孔質の位置決め部材２４と、それに対応する下型保持ブロック４に設けられたテーパ部とが、やや近接した状態にある。
【０１０９】
ここで、上型部材２３の下降速度を毎秒１ｍｍにした。その後、５秒後には、上型部材２３と下型部材２２が接触してプレス成形が終了した。この間、プレス成形が進むにつれ、位置決め部材２４とそれに対応するテーパ部が接近し、上型２３と下型２２が横方向にずれている場合、それに対応する箇所で、位置決め部材２４とそれに対応するテーパ部がより近接するが、その部分で噴出している空気の圧力が高くなり、この圧力により、下型保持ブロック４が適正な方向へと横方向へ移動する。このようにして、プレス終了時には、上型部材２３と下型部材２２とは適正な位置にある。そして、プレス終了後、１５秒間その状態で保持した後、これらの上下型部材を開き、成形ガラス塊を取り出した。
【０１１０】
このようにして得られた成形ガラス塊の精度は良好であった。この成形ガラス塊の上下面の位置ずれは、１５０μｍ以下であった。また、上下面の角度ずれは、２０′以下であった。また、成形面の形状は、最終の成形品である光学素子の所望する形状に対して、１０μｍ以内のウネリを有する形状であった。
【０１１１】
続いて、このようにして得られた良好な精度の成形ガラス塊を、ペレット砥石を用いて精研削した。なお、この実施の形態では、片面に付き３０秒間、精研削を行い、成形ガラス塊の成形面表層を５０μｍ研削、除去した。その後、精研削した面を仕上げ研磨した。ここでは、片面に付き２分間、研磨加工を行った。
【０１１２】
その結果、この実施の形態では、特有の効果として、以下の点を挙げることができる。即ち、成形ガラス塊の形状精度が高く、成形面形状精度、軸精度ともに高いので、成形ガラス塊から研削および研磨により光学素子を得るにあたり、粗研削工程を必要とせず、精研削工程のみにより可能になり、その結果として、研削除去量が、従来の成形ガラス塊から光学素子を製造する場合に比べ、１／１０に減少し、加工時に発生する研削屑（スラッジ）の発生量を大幅に減らすことができる。
【０１１３】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態では、第３の実施の形態と比較し、自在移動機構を変更した事例について説明する。即ち、第３の実施の形態では、自在移動機構がベアリングボール１３を介して、下型保持ブロック４を移動させていたが、ここでは、下型保持ブロック４を、その下方から噴出するガスにより浮上させた状態で、移動させている。
【０１１４】
図９は、この実施の形態における装置の型部分の構成を説明する断面図である。
【０１１５】
図９において、符号４は下型保持ブロック、５は上型保持ブロック、１２は上軸、１５は下軸、２２は下型部材、２３は上型部材、２４は位置決め用の多孔質部材、２５は位置決め用のガス供給室、２６は下型保持ブロック４浮上用の多孔質部材、２７は下型保持ブロック浮上用のガス供給室である。
【０１１６】
次に、この実施の形態での動作を説明する。ここでは、下型保持ブロック４の自在移動機構による横移動の動作を除いては、第３の実施の形態と同一であるから、異なる部分のみの動作を説明する。下型保持ブロック浮上用のガス供給室２７には、常時３Ｌの流量の高圧空気が供給され、多孔質カーボンからなる下型保持ブロック浮上用の多孔質部材２６から噴出している。この噴出空気により、下型保持ブロック４は上方へ０．１ｍｍ程度浮上保持される。従って、下型保持ブロック４は、横方向へ極めて弱い力で自在に動くことができる。
【０１１７】
溶融ガラス塊をプレス成形して、成形ガラス塊を成形する際に、上型部材２３が下降するにつれ、上型保持ブロック５の外周に設けられた多孔質の位置決め部材２４と、それに対応する下型保持ブロック４の外周部でのテーパ部の接近により、上型部材２３と下型部材２２の位置決めが行われる際に、下型保持ブロック４の横移動が確実に行われる。
【０１１８】
その結果のメリットは以下の通りである。即ち、上述したように、極めて弱い力で確実に、上下型部材の位置合わせが行えるので、上下の軸精度が高い成形ガラス塊を確実に得ることができる。特に、型部材を加熱して使う場合でも、自在移動機構がかじることがなく、上下の軸精度の高い成形ガラス塊を確実に得ることができる。
【０１１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高精度の成形ガラス塊を得ることができる。この成形ガラス塊は、後の光学素子成形に際しての素材として最適である。
【０１２０】
また、光学素子を製造するに際に、排出する加工屑を大幅に削減することができ、成形光学素子を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる第１の実施の形態での、装置の構成を概略説明する正面断面図である。
【図２】同じく、部分平面断面図である。
【図３】本発明に係わる第２の実施の形態での、装置の構成を概略説明する部分正面断面図である。
【図４】同じく、部分正面断面図である。
【図５】同じく、装置の作動を概略説明する部分正面断面図である。
【図６】本発明に係わる第３の実施の形態での、装置の構成を概略説明する正面断面図である。
【図７】同じく、平面図である。
【図８】同じく、装置の構成を概略説明する平面図である。
【図９】本発明に係わる第４の実施の形態での、装置の構成を概略説明する正面断面図である。
【符号の説明】
１ 溶融ガラス塊
２ 多孔質の下型
３ 多孔質の上型
８ 多孔質のピン孔
１０ 位置決めピン
２４ 多孔質の位置決め部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for producing a glass lump for an optical element and a method for producing an optical element from the glass lump. In particular, an apparatus for producing a glass lump for an optical element by molding, and a method for producing an optical element from the glass lump (for example, a method for producing a general optical element by grinding and polishing, or heat softening the glass lump, Manufacturing method for obtaining an optical element by press molding).
[0002]
[Prior art]
In recent years, as a technique for manufacturing an aspheric lens at low cost, a method of obtaining a glass optical element by press molding has been proposed, and the specific technique has been rapidly developed. Since this molding material functions effectively as a final optical element, its surface needs to be smooth. Therefore, glass lump made by polishing was used at first, but recently, in order to reduce its cost, glass lump with smooth surface obtained directly from molten glass flow is used as a molding material. Technology was advocated.
[0003]
However, since the glass lump obtained from this molten glass flow is nearly spherical, a large amount of deformation is required until it is formed into the required shape as an optical element by subsequent press molding. Not only is it time consuming, but it also places a heavy burden on the mold. Therefore, recently, a technique has been developed in which a molten glass lump is press-molded in a non-contact state using a porous mold to obtain a glass lump that is a molding material having a shape approximate to the shape of a molded optical element.
[0004]
On the other hand, a molded glass lump as a processing material used in the process of obtaining an optical element by conventional grinding / polishing is also obtained by pressing a molten glass lump with a pair of metal mold members. ing.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional example has the following drawbacks. For example, in order to obtain a molded glass lump as a material for grinding / polishing, when a molten glass lump is press-molded with a pair of metal mold dies, a conventional press molding apparatus includes an upper mold member and a lower mold. Since a mechanism for adjusting the position with respect to the member is not provided, when press molding is performed, the axial accuracy of the upper and lower surfaces of the molded product cannot be increased to a satisfactory level.
[0006]
Thus, there are the following two reasons why the position adjustment of the upper and lower mold members has not been performed conventionally. The first point is that there was no appropriate position adjustment mechanism. That is, the process of obtaining a molten glass lump from the molten glass stream and press-molding the molten glass lump is generally performed in the atmosphere. And the shaping | molding die used for this shaping | molding is kept at high temperature according to the temperature of a molten glass lump. Therefore, in order to adjust the position of such a pair of upper and lower forming mold members, a conventionally known position adjustment mechanism using a pin, that is, a positioning pin (one of the mold members) having a tapered tip is used as a positioning hole (mold member). If the method of insertion is applied to the other, the pin is likely to galling in the atmosphere and in a high temperature state (caused by thermal expansion difference, assembly, manufacturing error, etc.) It was almost impossible to position.
[0007]
The second point is that there was no need to position with high accuracy. That is, conventionally, when a glass lump to be molded is obtained on the premise of grinding and polishing, the surface has defects such as a foreign material such as a mold release material and a cut mark made of fine bubbles called shear marks. Because of this, the surface was removed by about 0.5 mm by grinding. Therefore, in consideration of this processing removal amount, high-precision positioning has not been required.
[0008]
However, when the glass lump obtained by press-molding the molten glass lump is used as it is as an optical element molding material, it is necessary to press-mold the molten glass lump with a pair of upper and lower mold members positioned with high accuracy. There is. This is because when the molded glass lump is used as a molding material, the surface is not removed, so the shape of the molded glass lump is not molded so as to approximate the desired shape of the final optical element. It becomes difficult to obtain a highly accurate optical element.
[0009]
In addition, if a glass molding block press-molded with a pair of upper and lower molding members positioned with high accuracy is used as a material for optical element production by grinding and polishing, the amount of generated grinding dust (sludge) can be suppressed. Can do.
[0010]
The present invention has been made on the basis of the above circumstances, and the first object thereof is to enable the position adjustment of the upper and lower molding mold members even in a high temperature state in the atmosphere, and to form a highly accurate molded glass. An object of the present invention is to provide an apparatus for producing a glass lump for an optical element capable of obtaining a lump.
[0011]
The second object of the present invention is to produce an optical element by grinding and polishing a molded glass lump press-molded with a pair of upper and lower molding mold members positioned with high accuracy as described above. By using it as a raw material, it is providing the manufacturing method of the optical element which can suppress significantly the generation amount of grinding waste (sludge).
[0012]
Furthermore, a third object of the present invention is a material for obtaining an optical element by press molding a molded glass lump press-molded by a pair of upper and lower molding mold members positioned with high accuracy as described above. By using as, it is providing the manufacturing method of the optical element which does not require grinding and polishing.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a manufacturing apparatus for forming a glass lump for an optical element by press-molding a molten optical glass lump with a forming die having a pair of upper and lower forming mold members, A mechanism for adjusting the axis position of the upper and lower mold members of the molding die, and the axis position adjustment mechanism includes at least a freely moving mechanism capable of freely moving the axis position of one mold member; This positioning mechanism includes a positioning mechanism for matching the axial center positions of the respective mold members within a desired range, and this positioning mechanism is a porous material capable of ejecting gas from the surface to at least one positioning member of each of the upper and lower mold members. When positioning the upper and lower mold members using the positioning members provided on the upper and lower mold members, gas is ejected from the porous positioning member, and a pair of upper and lower positioning members are used. The The upper and lower mold members are positioned in a non-contact state, and the molten optical glass block is press-molded with a pair of upper and lower molding mold members in a state where the upper and lower mold members are positioned within a desired range. To do.
[0014]
In such a configuration, when a porous member capable of ejecting gas from the surface is used as a positioning member for at least one of the upper and lower mold members, When the members are relatively displaced in the lateral direction, the positioning members of the upper and lower mold members as the positioning mechanism are positioned in a non-contact state, and accordingly, the mold members can be moved freely. The mechanism adjusts the position of the upper and lower mold members within a desired range.
[0015]
That is, if the position of the upper and lower mold members is shifted and the positioning member in a non-contact state is closer to the desired distance, the outflow amount of gas from this portion becomes smaller, and the Bernoulli's theorem indicates that The pressure increases, and the positional deviation of the upper and lower mold members is corrected by this gas pressure. As a result, after adjusting the position of the upper and lower mold members in this manner, the molten glass lump can be formed into a glass to obtain a highly accurate glass lump for optical elements (formed glass lump).
[0016]
In addition, such positioning is performed in a state where the positioning members of the upper and lower mold members are not in contact with each other, so that these positioning members do not bite each other even in the atmosphere and at a high temperature. Positioning is performed.
[0017]
In this case, as an embodiment of the present invention, the porous positioning member has a plurality of gas supply chambers in the gas injection direction in the porous positioning member, and a porous member is formed from each of these gas supply chambers. It is effective to perform positioning of the upper and lower mold members by ejecting gas onto the surface of the upper and lower members while the pair of upper and lower positioning members are not in contact with each other.
[0018]
As described above, the positioning member made of a porous member is provided with a plurality of gas supply chambers in the direction of the positioning member, whereby the non-contact positioning action is further enhanced. That is, if the positioning member made of a porous member is made up of a single gas supply chamber, the position of the upper and lower molds is shifted, and even if the non-contact positioning member is closer than the desired distance, the gas is There is a possibility that the gas pressure does not increase in the vicinity of the escape to the opposite side, and the positional deviation of the upper and lower mold members is not corrected. In that regard, as described above, when a plurality of gas supply chambers are installed in the positioning member made of a porous member for each direction, the position of the upper and lower mold members is shifted, and the distance desired by the non-contact positioning member In the case of closer proximity, gas supply corresponding to this close location is performed, so that accurate positioning can be performed in more detail.
[0019]
In addition, after positioning the upper and lower mold members using the positioning mechanism, the molten optical glass block is press-molded with the upper and lower mold members to manufacture the glass block for the optical element, or the upper and lower mold members are moved using the positioning mechanism. Pressing the molten optical glass block with the upper and lower mold members while positioning the mold member to produce the optical element glass block is selected as a preferred embodiment.
[0020]
Further, as an embodiment of the present invention, in the above-described apparatus for manufacturing a glass lump for optical elements, a pair of upper and lower mold members are made of a porous material, and gas is ejected from the molding surface of the mold members. It is effective to produce a glass lump for optical elements by press-molding the molten optical glass lump in a non-contact state with the molding surface.
[0021]
In such a configuration, the molten optical glass lump is press-molded in a non-contact state with the molding surface of the mold member, so that the molding surface of the obtained molded glass lump is very smooth. That is, in the molded glass block obtained in this way, the positioning between the upper and lower mold members is performed in a state where the positioning members for the upper and lower mold members are in non-contact with each other, and at the same time, the press Since the molding surface is very smooth, it is very suitable as a material for manufacturing an optical element.
[0022]
In the present invention, the surface layer of the glass block obtained by the above-described apparatus for manufacturing a glass block for optical elements is removed by polishing or grinding and polishing to obtain an optical element having a required surface accuracy. It is characterized by that.
[0023]
In such a configuration, since the amount of processing removal by grinding and polishing can be reduced, this molded glass lump is very suitable as a material for manufacturing an optical element by conventional grinding and polishing.
[0024]
Furthermore, in the present invention, the glass lump obtained with the above-described glass lump manufacturing apparatus for optical elements is heated and softened, and the softened glass lump is press-molded with a molding die composed of a pair of mold members, and molded. An optical element as a product is obtained.
[0025]
In this case, the obtained molded glass lump has good axial accuracy on the upper and lower surfaces, and the molded surface is also molded into a desired shape close to the final optical element. Therefore, when this molded glass block is press-molded in a softened state as an optical element manufacturing material to obtain an optical element, an optical element having a desired shape can be easily obtained with high accuracy even if the press cost is small. Obtainable.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
In the first embodiment of the present invention, after positioning the upper and lower mold members using a non-contact positioning mechanism, the molten glass lump is press-molded in a non-contact state by the porous upper and lower mold members. An example of obtaining an optical element by obtaining a glass lump for an optical element (molded glass lump = preform) and further press-molding the molded glass lump will be described.
[0027]
Here, the non-contact positioning mechanism is composed of a positioning pin and a pin hole, where the pin hole is formed of a porous material, and the positioning pin is inserted into the pin hole in a state where gas is ejected. The pin and the pin hole are positioned in a non-contact state through the gas film.
[0028]
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a partial configuration of a press molding apparatus including an upper and lower mold member used in this embodiment. FIG. 1 shows a position adjustment comprising a pair of upper and lower forming mold members made of a porous material, a freely moving mechanism capable of freely moving the upper mold member, and a positioning mechanism for matching the positions of the upper and lower mold members. A mechanism is disclosed. FIG. 2 is a plan sectional view for explaining the structure of the pin hole forming portion made of a porous material of the positioning mechanism in this embodiment.
[0029]
In FIG. 1, reference numeral 1 is a molten glass lump, 2 is a porous lower mold member, 3 is a porous upper mold member, 4 is a lower mold holding block for holding the lower mold member 2, and 5 is an upper mold member 3. An upper mold holding block for holding, 6 is a lower mold gas supply chamber provided on the back surface of the lower mold member 2, 7 is an upper mold gas supply chamber provided on the back surface of the upper mold member 3, and 8 is a pin hole. In order to form, a sleeve made of a porous material provided inside the lower mold holding block 4, 9 is a pin hole gas supply chamber provided on the back surface of the porous sleeve 8, and 10 is attached to the upper mold holding block 5. It is a positioning pin provided and inserted into the pin hole.
[0030]
Reference numeral 11 denotes a freely moving mechanism for freely moving the upper die member 3, and 12 denotes an upper shaft for moving the upper die member. Reference numeral 13 denotes a ball for moving the free movement mechanism 11 and the upper mold holding block 5 freely in the horizontal direction, and reference numeral 14 denotes a ball for moving the free movement mechanism 11 and the upper shaft 12 freely in the angular direction. A ball joint, and 15 is a lower shaft for moving the lower mold.
[0031]
FIG. 2 discloses the pin hole gas supply chamber 9 described above, where the pin hole gas supply chamber 9 is divided into twelve. Reference numeral 16 denotes a partition for dividing the pin hole gas supply chamber 9.
[0032]
Next, the operation of the apparatus in this embodiment will be described. First, the molten glass lump 1 is received on the porous lower mold member 2 having the above configuration in a non-contact state. That is, a gas supply pipe (not shown) is connected to the lower mold gas supply chamber 6, from which high-pressure nitrogen gas is supplied and is ejected from the surface of the porous lower mold member 2.
[0033]
The lower mold member 2 in this state is placed directly under a molten glass outlet (not shown) from which the molten optical glass is flowing out in the form of droplets. Then, the molten glass is lowered onto the porous lower mold member 2 and received in a non-contact state with respect to the lower mold member, and then the lower mold member 2 is lowered by a predetermined distance. Then, the molten glass is bundled and naturally cut. In this way, a molten glass lump 1 having a required weight is obtained in a non-contact state on the porous lower mold member 2 in a state where nitrogen gas is jetted. The upper and lower surfaces of the molten glass lump 1 are free surfaces, and the surface is smooth.
[0034]
Subsequently, the position of the lower mold member 2 and the upper mold member 3 in a state of receiving the molten glass lump 1 is set to the fitting operation of the porous sleeve 8 and the pin 10 forming a pin hole (detailed below). However, positioning is performed.
[0035]
As shown in FIG. 2, the above-described porous sleeve 8 that forms a pin hole is divided into 12 pin hole gas supply chambers 9 installed on the outer periphery thereof by a partition wall 16. Each of these twelve pin hole gas supply chambers 9 is connected to a separate gas supply pipe (not shown) to supply nitrogen gas. That is, nitrogen gas is ejected from the twelve pin hole gas supply chambers 9 into the porous pin hole 8.
[0036]
Thus, after the lower die member 2 is moved to a position below the upper die member 3 in a state where gas is ejected from the porous pin hole 8, the upper die member 3 is lowered to lower the lower die member. 2 and the upper mold member 3 begin to approach each other. However, since the tip of the pin 10 provided in the upper mold holding block 5 and the inlet of the porous pin hole 8 are both tapered, the positions of the lower mold member 2 and the upper mold member 3 are the same. Even when the position is shifted, the lower mold member 2 and the upper mold member 3 are positioned following the tapered portion.
[0037]
This is because gas is ejected from the pin hole 8, and therefore, when the positions of the pin hole 8 and the pin 10 are shifted, the gas film becomes thin at the portion where the pin 10 and the pin hole 8 are close to each other. The pressure of the gas increases, the pin 10 is pushed back, and is positioned to the desired normal position. At this time, the pin 10 and the pin hole 8 are kept in a non-contact state by the gas pressure, There is no galling due to contact. In particular, in this embodiment, since the pin hole gas supply chamber 9 is divided into 12 in the angular direction, the gas pressure does not escape at the portion where the pin 10 and the pin hole 8 are close to each other, and it is more accurate. In addition, since the gas pressure increases in that direction, positioning without contact is performed reliably.
[0038]
When positioning is performed in a non-contact manner between the pin 10 and the pin hole 8 in this way, the upper mold holding block 5 and the upper shaft 12 move relatively in the lateral direction. In the embodiment, the lateral movement between the free movement mechanism 11 and the upper mold holding block 5 is performed by the balls 13 provided therebetween. Moreover, the movement in the rotation angle direction between the free mechanism 11 and the upper shaft 12 is performed by a ball joint 14 provided therebetween. The contactless positioning between the pin 10 and the pin hole 8 can be reliably and easily performed via the free movement mechanism 11 having such a configuration.
[0039]
Subsequently, the lower mold member 2 and the upper mold member 3 continue to approach each other, and press molding of the molten glass lump 1 is started. At this time, since the pin 10 and the pin hole 8 are positioned in a non-contact state, the lower mold member 2 and the upper mold member 3 are maintained at a desired positional accuracy. In this state, the lower mold member 2 and the upper mold member 3 continue to approach each other. At this time, a gas supply pipe (not shown) is connected to the upper mold gas supply chamber 7 and supplied from here. The high-pressure nitrogen gas thus discharged is ejected from the surface of the porous upper mold member 3, while the nitrogen gas is also ejected from the surface of the lower mold member 2. The mold member 2 is held in a non-contact state.
[0040]
If the upper and lower mold members continue to approach in this state, the upper mold member 3 comes close to the upper part of the molten glass lump 1 through a thin gas film, and further the upper and lower mold members approach. The molten glass lump 1 is deformed according to the shape of the molding surface while being kept in a non-contact state with the molding surface by the pressure of the gas ejected from the surfaces of the upper and lower mold members.
[0041]
Furthermore, a shaped glass lump having a desired shape can be obtained by advancing the approach of the upper and lower mold members and finally pushing them out. In particular, after being pushed out, once the temperature of the molding die member or the temperature of the gas ejected from the surface of the die member is increased, non-uniform temperature distribution does not occur inside the molding glass lump. As described above, when the mold is opened and then the mold is opened, and the molded glass lump is taken out, it is possible to obtain a molded glass lump having a particularly accurate shape of the molding surface.
[0042]
In this way, it is possible to obtain a molded glass lump having a highly accurate molding surface shape that is close to the shape of the final molded optical element. Subsequently, in this embodiment, the molded glass block thus obtained is press-molded with a pair of upper and lower molding mold members in a softened state to obtain a molded optical element.
[0043]
Next, this embodiment will be described in a specific form. Here, porous carbon having a porosity of 25% and an average pore size of 10 μm was used as the porous lower mold member 2. The molding surface of the lower mold member 2 is a concave spherical surface having a diameter of 15 mm and a curvature radius of 20 mm. The upper mold member 3 is also made of the same porous carbon, and its molding surface is a convex spherical surface having a diameter of 15 mm and a curvature radius of 30 mm.
[0044]
The lower mold holding block 4 and the upper mold holding block 5 were made of stainless steel. In these holding blocks, a heater (not shown) is installed. A high-temperature gas supply device (not shown) made of a platinum heater is installed inside a gas supply pipe (not shown) for supplying gas to the lower mold gas supply chamber 6 and the upper mold gas supply chamber 7. A high-temperature gas heated to a desired temperature can be supplied to each gas supply chamber.
[0045]
The sleeve 8 forming the porous pin hole was made of porous carbon having a porosity of 30% and an average pore diameter of 15 μm. The inner diameter of this pin hole is 4.00 mm. On the other hand, the pin 10 installed in the upper mold holding block 5 is made of cast iron and has an outer diameter of 3.95 mm. The tips of the pins 10 and the inlets of the pin holes 8 are each chamfered by 1 mm and have a tapered shape (for example, a taper angle of 30 degrees).
[0046]
The free movement mechanism 11 is made of stainless steel, and the ball 13 provided inside thereof is a ball bearing ball made by polishing alumina, and the free movement mechanism 11 and the upper mold holding block 5 are laterally arranged. Can move smoothly in any direction.
[0047]
In this embodiment, optical glass equivalent to SK12 was used to obtain a shaped glass lump. This glass raw material was put in a platinum glass melting crucible (not shown) and heated and melted to 1200 ° C. And this molten glass flowed out in the shape of a droplet from the molten glass outflow pipe (not shown) provided in the lower part of the crucible (not shown). At this time, the molten glass outflow pipe is kept at 1000 ° C., and 1000 ° C. molten glass flows out from the molten glass outlet.
[0048]
On the other hand, the lower mold holding block 4 was heated to 500 ° C. by a built-in heater (not shown). Further, a high temperature gas supply device (not shown) provided in a gas supply pipe (not shown) heats nitrogen gas to 500 ° C., and this high temperature gas is flowed at a flow rate of 5 L / min. It is ejected from the member 2. The porous lower mold member 2 in this state is installed at a position 10 mm directly below the molten glass outlet (not shown), and is brought into a non-contact state on the porous lower mold member 2 by the jet gas. I began to receive molten glass while keeping it. Then, when 10 seconds have passed in this state, when the porous lower mold member 2 is lowered 20 mm downward, the molten glass flow is constricted and immediately cut naturally, and on the porous lower mold member 2, In a non-contact state, 1.5 g of molten glass having a desired weight was obtained. Subsequently, the porous lower mold member 2 was moved under the porous upper mold member 3 while the molten glass lump 1 was floated and held on the lower mold member 2 in a non-contact state.
[0049]
At this time, the upper mold holding block 5 is heated to 500 ° C. by a built-in heater (not shown). Further, nitrogen gas is heated to 500 ° C. by a high temperature gas supply device (not shown) provided in a gas supply pipe (not shown), and this high temperature gas is made porous at a flow rate of 2 L / min. Ejected from the lower mold 2.
[0050]
Further, 12 gas supply chambers 9 provided on the back surface of the pin hole 8 made of a porous member were each supplied with nitrogen gas at a flow rate of 1.0 L / min. As a result, nitrogen gas at a flow rate of 12 L / min is ejected from the surface of the porous member 8 that forms a pin hole for positioning in a non-contact state.
[0051]
Then, after the porous lower mold member 2 that floats and holds the molten glass lump 1 in a non-contact state moves below the porous upper mold member 3, the porous upper mold member 3 descends. Started. The upper shaft 12 connected to the porous upper mold member 3 via the free movement mechanism 11 is lowered while its speed is controlled by an NC (numerical control) driving device (not shown) for driving the upper shaft 12. .
[0052]
The positioning pin 10 provided in the upper mold holding block 5 began to enter the porous pin hole 8 provided in the lower mold holding block 4 when lowered by 20 mm from the initial position. Here, the descending speed of the porous upper mold member 3 was set to 1 mm per second. After 5 seconds, the non-contact positioning by the porous pin hole 8 and the positioning pin 10 was completed. At this time, the flow rate of the gas ejected from the porous pin hole 8 was reduced from 12 L / min to 3 L / min.
[0053]
In this state, when the upper mold member 3 is further lowered, after 5 seconds, the porous upper mold member 3 comes close to the upper part of the molten glass lump 10 through the gas film, and the porous upper mold member 3 and the lower mold member 3 are moved downward. Molding of the molten glass lump 10 is started in a non-contact state with the mold member 2. In addition, the temperature of the molten glass lump 10 at this time was 800 degreeC.
[0054]
In this state, when another 7 seconds passed, the upper mold member 3 and the lower mold member 2 were pushed out, the mold members were in contact with each other, and the molding in a non-contact state with respect to the glass lump was completed. Thereafter, while maintaining this state, the flow rate of the nitrogen gas ejected from the porous upper mold member 3 and lower mold member 2 was reduced to 0.3 L per minute. At the same time, a heater (not shown) installed in each of the lower mold holding block 4 and the upper mold holding block 5 and a gas supply pipe for supplying gas to the upper and lower mold gas supply chambers ( A platinum heater of a high temperature gas supply device (not shown) installed in the interior of the gas heater (not shown) is heated to heat each mold holding block to 700 ° C., and at the same time, ejected from each porous mold member The temperature of the nitrogen gas used was also heated to 700 ° C. Thereafter, these temperatures were reduced at 80 ° C. per minute, and when the formed glass block was cooled to 300 ° C., these upper and lower mold members were opened, and the formed glass block was taken out.
[0055]
In this way, after the molten glass lump 10 has been pushed through, the mold holding block and the nitrogen gas are heated until the temperature reaches 700 ° C., and then the cooling is performed inside the molded glass lump being cooled. This is to reduce the variation in temperature distribution.
[0056]
The molded glass lump thus obtained had very good accuracy. That is, the positional deviation between the upper and lower surfaces of this formed glass lump was 50 μm or less. Further, the angle deviation between the upper and lower surfaces was 10 'or less. In addition, the shape of the molding surface is a shape having undulation within 10 μm with respect to the shape desired in the molding of the final optical element, and the surface is not in contact with the molding surface of the mold member and is a free surface It was so smooth.
[0057]
Subsequently, the high-precision molded glass lump thus obtained was press-molded with a molding die to obtain a final molded optical element. Note that the molding die used here is made of cemented carbide, the molding surface is polished, and a carbon film having a releasing action is formed thereon. In this embodiment, the molding surface of the molding lower mold member is a concave spherical surface having a curvature radius of 22 mm, and the molding surface of the molding upper mold member is a convex spherical surface having a curvature radius of 32 mm. Here, the center thickness of the obtained molded glass lump is 3.3 mm, and the center thickness of the desired molded optical element is 3.0 mm.
[0058]
As one embodiment of the present invention, after the above-described molded glass block (preform) is inserted between the pair of upper and lower molding mold members, the molding mold member is heated to 530 ° C. After the lump was softened, a press force of 3000 N was applied and press molding was completed. The press molding was completed in 5 seconds to obtain a molded optical element. After cooling to 400 ° C. in this state, the upper and lower molding members were opened, and the molded optical element was taken out. In addition, the carbon film having a releasing action formed on the molding surface of the molding die member was not peeled even after 5000 shots.
[0059]
The following points can be given as specific effects in this embodiment. First, since the shape accuracy of the molded glass lump is high and the surface is smooth, a highly accurate and high quality molded optical element can be obtained. Moreover, press time can be shortened by approximating the shape of a shaping | molding glass lump to the shape of a shaping | molding optical element. Further, since the load on the mold member for molding is reduced, the life of the mold can be extended. In particular, it is possible to extend the life of the protective film and the release film attached to the molding surface (surface) of the mold.
[0060]
(Second Embodiment)
In the second embodiment, a case will be described in which positioning with higher accuracy is possible while using an apparatus having a configuration substantially similar to that of the first embodiment. That is, a case will be described in which the positioning pin and the pin hole are changed to enable positioning with higher accuracy than in the first embodiment. Here, a case where an optical element is obtained by polishing the molding surface of the molded glass block obtained in this way will be described.
[0061]
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the configuration of positioning pins and pin holes in this embodiment. In the configuration of the manufacturing apparatus here, the configuration other than the positioning pins and pin hole portions shown in FIG. 3 is the same as the configuration of the apparatus shown in FIG.
[0062]
3, reference numerals 4 and 5 are the same lower mold holding block and upper mold holding block as in FIG. 1, 17 is a positioning pin made of a porous material provided on the upper mold holding block 5, and 18 is A gas supply chamber provided inside the porous positioning pin 17, 19 is a movable positioning pin made of a porous material provided inside a pin hole provided in the lower mold holding block 4, 20 is a gas supply chamber provided inside the porous movable positioning pin, and 21 is a spring member for fixing the porous movable positioning pin 19 to a predetermined position of the lower mold holding block 4. It is.
[0063]
The operation in this embodiment is almost the same as that in the first embodiment. However, the positioning pin and the pin hole are positioned in a non-contact state using a porous positioning pin, and the operation of the positioning pin at the time of press molding is different. This will be described below.
[0064]
In this embodiment, the tip of the porous positioning pin 17 provided on the upper mold holding block 5 is formed in a tapered shape. The corresponding tip of the porous movable positioning pin 19 provided in the positioning hole of the lower mold holding block 4 is formed in a shape corresponding to the tip tapered shape of the positioning pin 17. The porous positioning pin 19 is lifted upward by a spring member 21 provided on the back thereof, and is in contact with the lower mold holding block 4 and is in a predetermined position.
[0065]
Then, when the upper mold member and the lower mold member are brought close to each other in order to press-mold the molten glass lump, as shown in FIG. 3, the porous positioning pin 17 provided on the upper mold holding block 5 and the lower mold member Positioning is performed in a non-contact state with the positioning pin 19 provided in the positioning hole of the mold holding block 4. At this time, a high-pressure gas is supplied to the gas supply chamber 18 provided inside the porous positioning pin 17, and this gas is ejected from the tapered portion at the tip of the porous positioning pin 17. Positioning is performed in a non-contact state between the porous positioning pin 17 and the movable positioning pin 19 by the generated pressure of the jet gas.
[0066]
FIG. 4 shows a state in which the positioning is completed in a non-contact state between the porous positioning pin 17 and the movable positioning pin 19 in this way. In FIG. 4, the spring member 21 is omitted.
[0067]
Thereafter, when the upper die member and the lower die member further approach each other, as shown in FIG. 5, the porous positioning pin 17 and the movable positioning pin 19 remain movable and remain movable. The positioning pin 19 descends in the pin hole provided in the lower mold holding block 4. At this time, the movable positioning pin 19 is made of a porous material, and a high-pressure gas is supplied to the gas supply chamber 20 provided in the porous positioning pin 19. In this state, the nozzle is ejected from the side surface of the positioning pin 19. That is, the movable positioning pin 19 is lowered by the jet gas while being in a non-contact state with the pin hole provided in the lower mold holding block 4. At this time, the spring member 21 is contracted.
[0068]
And like 1st Embodiment, a molten glass lump is press-molded in a non-contact state using a porous shaping | molding die member, and a shaping | molding glass lump is obtained. Subsequently, the molding surface of the high-precision molded glass lump obtained in this way is specifically polished here to obtain a required optical element.
[0069]
Hereinafter, this embodiment will be described with more specific examples. Here, the portions other than the porous positioning pin 17, the porous movable positioning pin 19, the pin hole provided in the lower mold holding block 4 and the spring member 21 are the same as those in the first embodiment. Since it is the same, the description is omitted.
[0070]
The porous positioning pin 17 used here is made of a porous stainless steel material having a porosity of 30% and an average pore diameter of 20 μm, its diameter is 4.0 mm, and its tip is 45 °. It is processed into a tapered shape. In addition, a gas supply chamber 18 is provided inside the tip of the porous positioning pin 17. Here, the gas supply chamber 18 includes four independent gas supply chambers in the circumferential direction of the positioning pin 17. It is installed in the form of a gas supply room. Each of these gas supply chambers 18 is supplied with high-pressure nitrogen gas through independent gas supply pipes (not shown).
[0071]
The porous movable positioning pin 19 used here is made of porous carbon having a porosity of 30% and an average pore diameter of 15 μm, and its diameter is 4.98 mm. The taper is processed into a 45 ° taper shape so as to coincide with the tip of the positioning pin 17. In addition, a single gas supply chamber 20 is provided inside the porous movable positioning pin 19, and a high-pressure nitrogen gas is provided in the gas supply chamber 20 by a gas supply pipe (not shown). Is supplied.
[0072]
The lower mold holding block 4 is made of stainless steel, and the pin hole provided therein has a diameter of 5.0 mm. Further, as the spring member 21 for pushing up the movable positioning pin 19, a spring made of zirconia and having a spring constant of 100 N / mm was used.
[0073]
As shown in FIG. 1, the positioning pin 17, the movable positioning pin 19 and the pin hole having such a configuration are arranged around the porous mold as shown in FIG. Here, as in the previous embodiment, optical glass equivalent to SK12 was used as the glass material. The glass raw material was melted, and the molten glass flowed out in the form of droplets from a molten glass outflow pipe (not shown). At this time, the molten glass outflow pipe is maintained at 1000 ° C., and 1000 ° C. molten glass flows out in the form of droplets from the molten glass outlet.
[0074]
The lower mold holding block 4 was heated to 500 ° C. with a built-in heater (not shown). Further, a high temperature gas supply device (not shown) provided in a gas supply pipe (not shown) heats nitrogen gas to 500 ° C., and this high temperature gas is flowed at a flow rate of 5 L / min. Ejected from the member 2. The porous lower mold member 2 in this state is placed at a position 10 mm directly below the molten glass outlet (not shown), and a gas film is formed on the porous lower mold member 2 by the jet gas. The molten glass began to be received in a non-contact state. Then, when 10 seconds passed in this state, the porous lower mold member 2 was lowered 20 mm downward. Then, the molten glass flow was bundled and immediately spontaneously cut, and 1.5 g of molten glass having a desired weight was obtained on the porous lower mold 2 in a non-contact state.
[0075]
Subsequently, the porous lower mold member 2 was moved under the porous upper mold member 3 while the molten glass lump 1 was floated and held in a non-contact state. At this time, the upper mold holding block 5 was heated to 500 ° C. by a built-in heater (not shown). Further, a high temperature gas supply device (not shown) provided in a gas supply pipe (not shown) heats nitrogen gas to 500 ° C., and this high temperature gas is flowed at a flow rate of 5 L / min. It was in the state which spewed from 2.
[0076]
Further, each gas supply chamber 18 provided in the porous positioning pin 17 is supplied with nitrogen gas at a flow rate of 1 L / min, and a tapered portion at the tip of the porous positioning pin 17 is provided. From the total: 4 L of nitrogen gas is ejected per minute.
[0077]
Further, nitrogen gas having a flow rate of 5 L / min is supplied to the gas supply chamber 20 provided inside the porous movable positioning pin 19, and is blown out from the outer peripheral portion of the porous movable positioning pin 19. Yes. And the porous movable positioning pin 19 and the pin hole provided in the lower mold | type holding block 4 were made into the non-contact state.
[0078]
The porous lower mold member 2 started to descend after the porous lower mold member 2 moved below the porous upper mold member 3 while the molten glass lump 1 was floated and held in a non-contact state. The upper shaft 12 connected to the porous upper mold 3 via the free movement mechanism 11 was lowered while controlling the speed thereof by an NC (numerical control) driving device (not shown) for driving the upper shaft 12.
[0079]
The taper portion of the porous positioning pin 17 provided in the upper mold holding block 5 is moved by the movable porous pin 19 provided in the lower mold holding block 4 at a position lowered by 20 mm from the initial position. I started to enter the taper. Here, the descending speed of the porous upper mold member 3 was set to 1 mm per second. After 2 seconds, non-contact positioning by the porous positioning pin 17 and the tapered portion of the movable positioning pin 19 was completed. At this time, the flow rate of the gas ejected from the porous positioning pin 8 was reduced from 4 L / min to 0 L / min.
[0080]
In this state, when the upper mold member 3 is further lowered, the porous positioning pin 17 and the movable porous positioning pin 19 are positioned by the tapered portion in the state shown in FIG. While being integrated, the movable porous positioning pin 19 is moved in the pin hole provided in the lower mold holding member 4 by the gas ejected from the movable porous positioning pin 19. Keeping in contact, go down.
[0081]
In this state, the downward movement of the porous upper mold member 3 proceeds, and after 5 seconds, the porous upper mold member 3 comes close to the upper part of the molten glass lump 10 via the gas film, and the porous upper mold member 3 And the shaping | molding of the molten glass lump 10 in a non-contact state is started by the lower mold member 2. In addition, the temperature of the molten glass lump 10 at this time was 800 degreeC.
[0082]
In this state, when another 7 seconds elapse, the upper mold member 3 and the lower mold member 2 are pushed out, the mutual mold members come into contact with each other, and a glass lump in a non-contact state between the molding surfaces through a thin gas film. Was completed. Thereafter, while maintaining this state, the flow rate of the nitrogen gas ejected from the porous upper mold member 3 and the lower mold member 2 was reduced to 0.1 L per minute. At the same time, a heater for heating (not shown) installed in the lower mold holding block 4 and the upper mold holding block 5, respectively, and a gas supply pipe for supplying gas to the gas supply chambers of the upper and lower mold members A platinum heater of a hot gas supply device (not shown) installed inside (not shown) is heated, and each die holding block is heated to 700 ° C., and at the same time, ejected from each porous die member Nitrogen gas was also heated to 700 ° C. Then, when these temperatures were reduced at 60 ° C. per minute and cooled to 300 ° C., these upper and lower mold members were opened, and the molded glass lump was taken out.
[0083]
In this way, after the molten glass lump 10 is pushed through, the mold holding block and the nitrogen gas are heated to 700 ° C., and then the cooling is caused by the variation in temperature distribution inside the molded glass lump being cooled. This is to make it smaller.
[0084]
The molded glass lump thus obtained had good accuracy. That is, the positional deviation between the upper and lower surfaces of this molded glass lump was 30 μm or less. Further, the angle deviation between the upper and lower surfaces was 10 'or less. In addition, the shape of the molding surface is a shape having undulations within 5 μm with respect to the shape of the desired optical element, and the surface thereof is not in contact with the molding surface of the mold member and is a free surface. So it was very smooth.
[0085]
Subsequently, in this embodiment, the molding surface of the molded glass block thus obtained was removed by polishing to obtain an optical element.
[0086]
That is, when an optical element is obtained from a conventional general molded optical glass lump, the shape accuracy and axial accuracy of the molding surface are low, and the molding surface contains foreign matter. It is necessary to remove about 0.5 mm, so after the removal process by two types of grinding process called rough grinding and fine grinding, the surface accuracy is improved while further removing process by polishing process. It was smooth and finished with an optical element having the required optical function surface.
[0087]
However, the molded glass lump obtained in this embodiment has a high shape accuracy on the molding surface, so that these two types of grinding are not performed, and the desired optical element is finished only by polishing. I was able to.
[0088]
In general, in grinding removal processing generally called rough grinding, a processing machine called a curve generator is used to polish a spherical shape using a cylindrical diamond grindstone. Further, in grinding removal processing generally called fine grinding, a large number of small grindstones called pellet grindstones are affixed to a spherical tool, and the rough ground surface is further ground using this tool.
[0089]
On the other hand, in this embodiment, without performing this rough grinding and fine grinding, directly using the polishing dish with the polishing pad attached to the molding surface of the molded glass lump, while supplying the abrasive, Since the required optical element can be obtained simply by polishing, by polishing for 5 minutes per molding surface, for example, 10 μm of the molding surface is removed, so that smooth optics can be obtained. A polished surface was obtained, and productivity was improved.
[0090]
For example, in this embodiment, a convex meniscus optical element having a center thickness of 3.3 mm, a diameter of 15 mm, and optical surface curvature radii of 20 mm and 30 mm can be obtained by polishing. Even in this case, it may take a long time to obtain an optically polished surface only by polishing. However, polishing may be performed after fine grinding, and this selection is mainly produced. What is necessary is just to select from a viewpoint of cost.
[0091]
Thus, the following points can be mentioned as effects in the embodiment of the present invention. That is, the shape accuracy of the molded glass lump is high, the surface is smooth, and the shape of the molded glass lump approximates the shape of the desired optical element. And when obtaining an optical element, the removal processing amount of a molding surface can be reduced. Therefore, the amount of processing waste (sludge) is reduced, which is effective in protecting the global environment. In particular, here, since the molding surface shape accuracy of the molded glass lump is high and an optical element can be obtained only by polishing, the amount of processing waste (sludge) discharged can be greatly reduced.
[0092]
(Third embodiment)
In the third embodiment according to the present invention, an example will be described in which positioning of the upper and lower mold members is performed in a non-contact state using an apparatus having a simpler configuration than that of the first embodiment. Here, the case where the optical element is obtained by grinding and polishing the molding surface of the obtained molded glass lump will be described.
[0093]
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the mold part of the apparatus used in this embodiment. In the figure, reference numeral 4 is a lower mold holding block, 5 is an upper mold holding block, 12 is an upper shaft, 13 is a bearing ball, 15 is a lower shaft, 22 is a lower mold member, 23 is an upper mold member, and 24 is for positioning. A porous member 25 is a gas supply chamber.
[0094]
FIG. 7 is a plan view of the upper mold holding block 5, the upper mold member 23, and the positioning porous member 24 as viewed from below. FIG. 8 is a plan view of the lower mold holding block 4 and the lower mold 22 as viewed from above.
[0095]
Next, the operation in this embodiment will be described. First, the molten glass lump from the crucible is received on the lower mold member 22 having the above configuration. That is, the lower mold member 22 is installed immediately below a molten glass outlet (not shown) through which the molten optical glass flows out in droplets. After the molten glass is received on the lower mold member 22, when the lower mold member 22 is lowered by a predetermined distance, the molten glass flow is bundled and naturally cut. In this way, a required amount of molten glass lump is obtained on the lower mold 22.
[0096]
Subsequently, while positioning the lower mold member 22 and the upper mold member 23 while receiving the molten glass lump, the molten glass lump was press-molded to obtain a molded glass lump. Here, four porous members 24 for positioning are provided in the periphery of the upper mold holding block 5, and gas supply chambers 25 are provided on the back surfaces thereof. . Each of these gas supply chambers 25 is connected to another gas supply pipe (not shown) and supplied with gas. That is, the gas from each gas supply chamber 25 is ejected to the surface of the porous positioning member 24.
[0097]
Here, as shown in FIG. 6, these porous positioning members 24 provided in the upper mold holding block 5 are installed at an angle inclined by 45 degrees with respect to the horizontal direction. On the other hand, the outer peripheral portion of the lower mold holding block 4 is inclined at 45 degrees in the horizontal direction as shown in FIG. 6 at a position corresponding to the porous positioning member 24 of the upper mold holding block 5 as shown in FIG. It has been processed to an angle.
[0098]
Thus, in a state where gas is ejected from the four porous positioning members 24, the upper mold member 23 is lowered, and the upper mold member 23 and the lower mold member 22 begin to approach each other. Here, if the positions of the upper mold holding block 5 and the lower mold holding block 4 are shifted, the porous positioning member 24 of the upper mold holding block 5 and the corresponding lower mold holding in the shifted direction. The 45-degree taper portion of the block 4 approaches, the gas pressure at that portion increases, and the lower mold holding member 4 moves in the opposite direction via the bearing ball 13 which is a free movement mechanism to hold the upper mold. The positions of the block 5 and the lower mold holding block 4 are adjusted to the correct positions without contact.
[0099]
And the molten glass lump is press-molded while adjusting the positions of the upper mold member 23 and the lower mold member 22 as described above, and as a result, the desired molded glass lump is obtained. Then, the molding surface of the molded glass lump with good vertical axis accuracy obtained in this way is finely ground using a pellet grindstone, and after slightly removing the glass on the molding surface, the surface is finish polished. Processed and finished to the optical function surface with the desired accuracy.
[0100]
Next, this embodiment will be described with more specific examples. Here, the upper mold member 23 and the lower mold member 22 are made of heat-resistant stainless steel, and the shape of the molding surface of each of the upper and lower mold members is a concave surface having a diameter of 15 mm and a curvature radius of 30 mm. The lower mold holding block 4 and the upper mold holding block 5 are made of stainless steel, and a heater for heating (not shown) is installed in these holding blocks and is always heated to 400 ° C. .
[0101]
In addition, when these molten heat-resistant stainless steel upper and lower mold members are used to press-mold molten glass lumps to obtain molded glass lumps, boron nitride fine powder is sprayed onto the molding surface of these mold members and applied. And then used.
[0102]
The porous positioning member 24 is made of porous stainless steel having a porosity of 30% and an average pore diameter of 50 μm. The porous positioning member 24 has a size of 20 mm × 10 mm. In addition, gas supply pipes (not shown) are connected to the four gas supply chambers 25 provided on the back surface of the four positioning members 24, respectively, and each time: 5 L / min. The air of the flow rate is supplied.
[0103]
On the other hand, the bearing ball 13 which is a free movement mechanism is made by polishing alumina, and the lower mold holding block 4 can move freely within a range of 5 mm in the horizontal direction via the bearing ball 13. Can do.
[0104]
The upper shaft 12 is connected to a single-axis NC (numerical control) drive device, and the upper mold member 23 can be lowered by controlling the speed to a desired value. Further, the lower shaft 15 is configured to be movable in the lateral direction, and the lower mold member 22 is laterally extended from a position below the molten glass outflow pipe (not shown) to a position below the upper mold member 23. Can move in the direction.
[0105]
In this embodiment, optical glass equivalent to SK12 is used. This glass raw material was put in a platinum glass melting crucible (not shown) and heated to 1200 ° C. to melt. And this molten glass flowed out in the shape of a droplet from the molten glass outflow pipe (not shown) provided in the lower part of the crucible (not shown). At this time, the molten glass outflow pipe is kept at 1000 ° C., and 1000 ° C. molten glass flows out in the form of droplets from the molten glass outlet.
[0106]
The lower mold member 22 heated to 400 ° C. was placed at a position 10 mm directly below the molten glass outlet (not shown), and the molten glass began to be received on the lower mold member 22. When 10 seconds passed in this state, the lower mold member 22 was lowered 20 mm downward. Then, the molten glass flow was constricted and immediately spontaneously cut to obtain 1.5 g of molten glass having a desired weight on the lower mold member 22.
[0107]
Subsequently, the lower mold member 22 holding the molten glass block was moved below the upper mold member 23. Thereafter, the upper mold member 23 started to descend. The upper shaft 12 connected to the upper mold member 23 was lowered while controlling its speed by an NC (Numerical Control) driving device (not shown) for driving the upper shaft 12.
[0108]
The upper mold member 23 comes close to the upper part of the molten glass lump when it is lowered 20 mm from the initial position, and molding of the molten glass lump is started. At the same time, the porous positioning member 24 provided in the upper die holding block 5 and the corresponding tapered portion provided in the lower die holding block 4 are in a slightly close state.
[0109]
Here, the lowering speed of the upper mold member 23 was set to 1 mm per second. Then, after 5 seconds, the upper mold member 23 and the lower mold member 22 were in contact with each other, and press molding was completed. During this time, as the press molding proceeds, the positioning member 24 and the corresponding taper portion approach each other, and when the upper mold 23 and the lower mold 22 are laterally displaced, the positioning member 24 and the corresponding position are corresponding to each other. Although the taper portion is closer, the pressure of the air ejected at that portion becomes higher, and the lower mold holding block 4 moves laterally in an appropriate direction by this pressure. Thus, at the end of pressing, the upper mold member 23 and the lower mold member 22 are in proper positions. And after completion | finish of a press, after hold | maintaining in that state for 15 seconds, these upper and lower mold members were opened, and the molded glass lump was taken out.
[0110]
The accuracy of the molded glass block obtained in this way was good. The positional deviation between the upper and lower surfaces of the formed glass lump was 150 μm or less. Further, the angle deviation between the upper and lower surfaces was 20 'or less. Further, the shape of the molding surface was a shape having undulation within 10 μm with respect to the desired shape of the optical element as the final molded product.
[0111]
Subsequently, the molded glass lump with good accuracy thus obtained was finely ground using a pellet grindstone. In this embodiment, fine grinding was performed for 30 seconds per side, and the molding surface layer of the molded glass lump was ground and removed by 50 μm. Thereafter, the finely ground surface was finish-polished. Here, polishing was performed for 2 minutes on one side.
[0112]
As a result, in this embodiment, the following points can be given as specific effects. In other words, the shape accuracy of the molded glass lump is high and the molding surface shape accuracy and axial accuracy are both high, so it is possible to obtain an optical element from the molded glass lump by grinding and polishing without the need for a rough grinding process and only by a fine grinding process. As a result, the grinding removal amount is reduced to 1/10 compared to the case of manufacturing an optical element from a conventional molded glass lump, and the generation amount of grinding dust (sludge) generated during processing is greatly reduced. be able to.
[0113]
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, an example in which the free movement mechanism is changed as compared with the third embodiment will be described. That is, in the third embodiment, the free movement mechanism moves the lower mold holding block 4 via the bearing ball 13, but here, the lower mold holding block 4 is moved by the gas jetted from below. It is moved in the state of rising.
[0114]
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the configuration of the mold part of the apparatus according to this embodiment.
[0115]
In FIG. 9, reference numeral 4 is a lower mold holding block, 5 is an upper mold holding block, 12 is an upper shaft, 15 is a lower shaft, 22 is a lower mold member, 23 is an upper mold member, 24 is a porous member for positioning, 25 is a gas supply chamber for positioning, 26 is a porous member for floating the lower mold holding block 4, and 27 is a gas supply chamber for floating the lower mold holding block.
[0116]
Next, the operation in this embodiment will be described. Here, the operation of the lower mold holding block 4 is the same as that of the third embodiment except for the operation of lateral movement by the free movement mechanism, and therefore only the operation of the different parts will be described. The lower mold holding block floating gas supply chamber 27 is constantly supplied with high-pressure air having a flow rate of 3 L, and is ejected from the lower mold holding block floating porous member 26 made of porous carbon. The lower mold holding block 4 is lifted and held upward by about 0.1 mm by this blown air. Therefore, the lower mold holding block 4 can move freely with a very weak force in the lateral direction.
[0117]
When the molten glass lump is press-molded to form the molded glass lump, as the upper mold member 23 descends, the porous positioning member 24 provided on the outer periphery of the upper mold holding block 5 and the corresponding lower position When the upper die member 23 and the lower die member 22 are positioned due to the approach of the tapered portion at the outer peripheral portion of the die holding block 4, the lateral movement of the lower die holding block 4 is performed reliably.
[0118]
The benefits of the result are as follows. That is, as described above, since the upper and lower mold members can be aligned with certainty with a very weak force, a molded glass lump with high vertical accuracy can be obtained with certainty. In particular, even when the mold member is heated and used, the free movement mechanism is not gnawed, and a molded glass lump with high vertical axis accuracy can be reliably obtained.
[0119]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a highly accurate molded glass lump can be obtained. This molded glass lump is optimal as a material for subsequent optical element molding.
[0120]
Moreover, when manufacturing an optical element, the processing waste discharged | emitted can be reduced significantly and a shaping | molding optical element can be manufactured cheaply.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front cross-sectional view schematically illustrating the configuration of an apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is also a partial plan sectional view.
FIG. 3 is a partial front sectional view for schematically explaining the configuration of an apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a partial front sectional view of the same.
FIG. 5 is a partial front sectional view schematically explaining the operation of the apparatus.
FIG. 6 is a front sectional view for schematically explaining the configuration of an apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is also a plan view.
FIG. 8 is a plan view schematically illustrating the configuration of the apparatus.
FIG. 9 is a front sectional view schematically illustrating the configuration of an apparatus according to a fourth embodiment of the invention.
[Explanation of symbols]
1 Molten glass lump
2 Porous lower mold
3 Porous upper mold
8 Porous pin holes
10 Positioning pin
24 Porous positioning member

Claims (2)

溶融光学ガラス塊を、上下一対の成形用型部材を有する成形用型でプレス成形して、光学素子用ガラス塊を成形する製造装置であって、
前記成形用型の上下型部材の軸芯位置を調整する機構を具備し、前記軸芯位置調整機構が、上型部材及び／又は下型部材の軸芯位置を自在に動かす自在移動機構と、上下各型部材の軸芯位置を一致させる位置決め機構とを有し、
前記位置決め機構は、前記上下型部材のそれぞれに設けられた、嵌合可能なピン及びピン穴を有するスリーブからなり、前記ピン及び／又は前記スリーブは、表面からガスが噴出し得る多孔質の部材を用いており、
前記多孔質の部材からガスを噴出させることで、前記ピン及びピン穴を有するスリーブが非接触な状態で前記上下型部材を位置決めし、前記溶融光学ガラス塊をプレス成形することを特徴とする光学素子用ガラス塊の製造装置。It is a manufacturing apparatus for press-molding a molten optical glass block with a molding die having a pair of upper and lower forming mold members to form a glass block for an optical element,
Comprising a mechanism for adjusting the axial position of the upper and lower mold members of type for the shaping, the axial position adjusting mechanism includes a movable mechanism for moving the axis position of the upper mold member and / or the lower mold member freely, the axis position of the upper and lower mold members and a positioning mechanism for one Itasa,
The positioning mechanism includes a sleeve having a pin and a pin hole that can be fitted to each of the upper and lower mold members, and the pin and / or the sleeve is a porous member from which gas can be ejected from the surface. Is used,
In Rukoto by ejecting gas from members of the porous sleeve having the pins and the pin holes to position the upper and lower mold members in a non-contact state, characterized by press-molding the molten optical glass gob An apparatus for producing glass blocks for optical elements. 請求項１に記載の光学素子用ガラス塊の製造装置において、上下一対の型部材が多孔質の素材からなり、この型部材の成形面からガスが噴出している状態で、溶融光学ガラス塊を前記成形面に非接触の状態で、プレス成形して、光学素子用ガラス塊を製造することを特徴とする、光学素子用ガラス塊の製造装置。  The apparatus for producing a glass lump for an optical element according to claim 1, wherein the pair of upper and lower mold members are made of a porous material, and the molten optical glass lump is formed in a state where gas is ejected from the molding surface of the mold member. An apparatus for producing a glass lump for an optical element, wherein the glass lump for an optical element is produced by press molding in a non-contact state with the molding surface.
JP2000321197A 2000-10-20 2000-10-20 Apparatus for producing glass lump for optical element, and method for producing optical element from the glass lump Expired - Fee Related JP3768796B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000321197A JP3768796B2 (en) 2000-10-20 2000-10-20 Apparatus for producing glass lump for optical element, and method for producing optical element from the glass lump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000321197A JP3768796B2 (en) 2000-10-20 2000-10-20 Apparatus for producing glass lump for optical element, and method for producing optical element from the glass lump

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002128533A JP2002128533A (en) 2002-05-09
JP3768796B2 true JP3768796B2 (en) 2006-04-19

Family

ID=18799369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000321197A Expired - Fee Related JP3768796B2 (en) 2000-10-20 2000-10-20 Apparatus for producing glass lump for optical element, and method for producing optical element from the glass lump

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3768796B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102503084A (en) * 2011-10-24 2012-06-20 豪雅光电科技(苏州)有限公司 Optical element, its manufacturing method, glass preform conveying device and compression molding apparatus

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7171827B2 (en) 2003-04-15 2007-02-06 Umicore Sa System and method for automated casting of infrared glass optical components
US7159420B2 (en) * 2003-04-15 2007-01-09 Umicore Sa System and method for forming infrared glass optical components
US7159419B2 (en) 2003-04-15 2007-01-09 Umicore Sa System and method for vapor pressure controlled growth of infrared chalcogenide glasses
DE102004034797B4 (en) 2004-07-19 2010-01-28 Schott Ag Process for the preparation of fire-polished gobs
JP4878321B2 (en) * 2007-03-29 2012-02-15 Ｈｏｙａ株式会社 Mold press mold and method for producing molded body
CN102757168B (en) * 2011-04-27 2016-01-27 Hoya株式会社 Precise punch forming preformed glass part manufacture method and Optical element manufacturing method
JP5345228B2 (en) * 2011-04-27 2013-11-20 Ｈｏｙａ株式会社 Manufacturing method of glass preform for precision press molding and manufacturing method of optical element

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102503084A (en) * 2011-10-24 2012-06-20 豪雅光电科技(苏州)有限公司 Optical element, its manufacturing method, glass preform conveying device and compression molding apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002128533A (en) 2002-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3853622B2 (en) Manufacturing method of glass molded body, manufacturing method of press-molded product, manufacturing method of glass optical element, and manufacturing apparatus of glass molded body
JP3945995B2 (en) Glass lump manufacturing method, glass lump forming apparatus, glass molded product manufacturing method, and optical element manufacturing method
JP3768796B2 (en) Apparatus for producing glass lump for optical element, and method for producing optical element from the glass lump
EP1008562A2 (en) Method and apparatus for press molding a glass product
JP4684014B2 (en) Precision press molding preform manufacturing method and optical element manufacturing method
JP3673670B2 (en) Optical element and method for producing molded glass block for its production
JP3974376B2 (en) Method for producing glass lump, method for producing glass molded product, and method for producing optical element
JP3494390B2 (en) Manufacturing method of glass optical element
JP5222928B2 (en) Manufacturing method of glass preform for precision press molding and manufacturing method of optical element
JP5202610B2 (en) Manufacturing method of glass preform for precision press molding and manufacturing method of optical element
JP5828915B2 (en) Method for producing glass preform for mold press molding and method for producing optical element
JP5654383B2 (en) Manufacturing method of glass preform for precision press molding and manufacturing method of optical element
JP2000001321A (en) Method for forming glass gob as glass optical element or blank for producing the same
JP3630829B2 (en) Manufacturing method of optical element molding material
JP3229942B2 (en) Method for manufacturing glass optical element
JP2012116687A (en) Method of manufacturing glass preform for precise press molding, and method of manufacturing optical device
JP3689586B2 (en) Optical element manufacturing method
JP2000001320A (en) Method for forming glass gob as optical element or blank for producing the same
JP2002128535A (en) Forming method of glass gob for optical element
JP5345228B2 (en) Manufacturing method of glass preform for precision press molding and manufacturing method of optical element
JP3618937B2 (en) Optical element molding method and precision element molding method
JP2000302461A (en) Molding for glass element
JP5197696B2 (en) Precision press molding preform manufacturing method and optical element manufacturing method
JP2002348133A (en) Manufacturing method for molded article of optical glass and for optical element
JPH0952720A (en) Production of perform for forming glass optical element and apparatus therefor

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050201

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051020

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051219

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060124

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060202

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100210

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100210

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110210

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120210

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130210

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees