JP4425233B2 - Precision press molding preform mass production method, preform molding apparatus and optical element manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、精密プレス成形用プリフォームの量産方法、プリフォーム成形装置および光学素子の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、表面の曲率半径のばらつき、あるいは質量のばらつきを低減し、精密プレス成形によって作製するガラス成形品の生産性を高めるための精密プレス成形用プリフォームの量産方法、該プリフォームの成形装置および前記方法で作製したプリフォームを精密プレス成形する光学素子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for mass production of a preform for precision press molding, a preform molding apparatus, and a method for manufacturing an optical element. More specifically, the present invention relates to a mass production method of a precision press molding preform for reducing the variation in the radius of curvature of the surface or the variation in mass and increasing the productivity of a glass molded product produced by precision press molding, The present invention relates to a preform molding apparatus and a method for manufacturing an optical element for precision press molding a preform produced by the above method.
特許文献１に開示されているように、熔融ガラスを流出して所要質量のガラスを分離し、成形型上でガラスが冷却する過程で精密プレス成形に使用するプリフォームに成形する方法が知られている。この方法ではターンテーブルなどの上に複数個の成形型を配し、テーブルをインデックス回転して連続して流出する熔融ガラスを次々と受けてプリフォームに成形し、プリフォームを取り出した成形型で再び熔融ガラスを受けるという操作を繰り返し、プリフォームを量産する。
As disclosed in
ところで、近年、撮像光学系を構成するレンズの非球面化が進んでいるが、このような非球面レンズは生産性を考慮し、ガラス製プリフォームを精密プレス成形して生産される。そして、撮像光学系の高性能化、小型化によりメニスカス形状の非球面レンズなど精密プレス成形前後におけるガラスの変形量が比較的大きいガラスの需要が高まっている。 By the way, in recent years, aspherical lenses constituting the imaging optical system have been developed. Such aspherical lenses are produced by precision press-molding a glass preform in consideration of productivity. As the imaging optical system is improved in performance and size, there is an increasing demand for glass having a relatively large amount of deformation before and after precision press molding, such as a meniscus aspheric lens.
このようなレンズを成形するには、従来にも増して表面の曲率半径のばらつきが極めて少ないプリフォームが必要とされる。例えばプリフォーム表面が外側に凸であり、曲率半径が小さいプリフォームを凸状成形面を有するプレス成形型でプレスすると、プレス成形型の中心軸からプリフォームの中心軸が外れやすくなり、その結果、偏肉したレンズが成形されるなどして生産性が低下するという問題が生じる。 In order to mold such a lens, a preform is required in which the variation in the radius of curvature of the surface is much smaller than in the prior art. For example, if the preform surface is convex outward and a preform having a small radius of curvature is pressed with a press mold having a convex molding surface, the center axis of the preform tends to deviate from the center axis of the press mold. There arises a problem that productivity is lowered due to molding of a lens having an uneven thickness.
また、近年、レンズを光学系に組み込む際、レンズの光学機能面以外の面を位置決め基準面として使用する方法が用いられており、このようなレンズでは位置決め基準面として使用する面も光学機能面と一緒に精密プレス成形で形成するのが有利である。 In recent years, when a lens is incorporated into an optical system, a method using a surface other than the optical functional surface of the lens as a positioning reference surface is used. In such a lens, the surface used as the positioning reference surface is also an optical functional surface. It is advantageous to form it together with precision press molding.
上記のようなレンズを成形する場合、プレス成形型で囲まれる空間内にガラスが満たされるように精密プレス成形するが、質量がわずかに過剰のプリフォームを使用すると上記空間からガラスがはみ出し、プレス成形型を構成する型部材間にガラスが入り込み成形ばりになって型が壊れたり、生産を停止しなければならなくなる。一方、プリフォームの質量が不足していると、ガラスが位置決め基準面となる部分まで充填されずに、所要のレンズを成形できないという問題が生じる。 When molding the lens as described above, precision press molding is performed so that the glass is filled in the space surrounded by the press mold, but if a preform with a slight excess of mass is used, the glass protrudes from the space, and the press Glass enters between mold members constituting the mold and becomes a molding beam, the mold is broken, or production must be stopped. On the other hand, when the mass of the preform is insufficient, there is a problem that a required lens cannot be molded without filling the glass as a positioning reference surface.
このように、近年、プリフォーム表面の曲率半径、質量のばらつき低減に対する要求が急速に高まっている。
本発明は、このような事情のもとで、表面の曲率半径のばらつき、あるいは質量のばらつきを低減し、精密プレス成形によって作製するガラス成形品の生産性を高めるための精
密プレス成形用プリフォームの量産方法、該プリフォームの成形装置および前記方法で作製したプリフォームを精密プレス成形する光学素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
Under such circumstances, the present invention is a precision press-molding preform for reducing the variation in the radius of curvature of the surface or the variation in the mass and increasing the productivity of a glass molded product produced by precision press molding. It is an object of the present invention to provide a mass production method, a preform molding apparatus, and a method for producing an optical element for precision press molding a preform produced by the above method.
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定の方法に基づくプリフォームの量産方法、および特定の構成のプリフォーム成形装置により、その目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the object can be achieved by a mass production method of a preform based on a specific method and a preform molding apparatus having a specific configuration. Based on this finding, the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、
（１）複数個の成形型を循環使用して連続流出する熔融ガラスを次々に受けて精密プレス成形用プリフォームに成形する工程を有する精密プレス成形用プリフォームの量産方法において、
成形型毎に成形されたプリフォームの表面の曲率半径を評価し、所要の曲率半径範囲外になっている成形型を特定し、前記特定した成形型上において成形中のガラス表面の曲率半径を前記評価結果に基づき、成形中のガラス上面を加圧するか、前記ガラス上面の近傍に負圧を発生させて制御し、前記特定した成形型上で成形されるプリフォーム表面の曲率半径を所要の範囲内とすることを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの量産方法（プリフォーム量産法１という）、
（２）成形に用いた成形型毎にプリフォームを分類し、分類したプリフォーム群からサンプリングしたプリフォームの表面曲率半径を評価する上記（１）項に記載の精密プレス成形用プリフォームの量産方法、
（３） 上記（１）または（２）項に記載の方法で精密プレス成形用プリフォームを量産し、得られた精密プレス成形用プリフォームの一部または全部を精密プレス成形する光学素子の製造方法、
を提供するものである。
That is, the present invention
(1) In a mass production method of a precision press molding preform having a step of successively receiving molten glass that continuously flows out using a plurality of molding dies and molding the molten glass into a precision press molding preform.
Evaluate the radius of curvature of the preform surface molded for each mold, identify the mold that is outside the required radius of curvature range, and determine the radius of curvature of the glass surface being molded on the specified mold. Based on the evaluation result, pressurize the upper surface of the glass during molding or generate a negative pressure in the vicinity of the upper surface of the glass to control the radius of curvature of the preform surface molded on the specified mold. Precise press molding preform mass production method (referred to as preform mass production method 1), characterized by being within the range,
(2) Mass production of the precision press-molding preform as described in (1) above, wherein the preform is classified for each mold used for molding, and the surface curvature radius of the preform sampled from the classified preform group is evaluated. Way ,
(3) above (1) or (2) by the method described in section mass-produced precision press-molding preform, an optical element for precision press molding some or all of the resulting precision press molding preform Production method,
Is to provide.
本発明によれば、表面の曲率半径のばらつき、あるいは質量のばらつきを低減し、精密プレス成形によって作製するガラス成形品の生産性を高めるための精密プレス成形用プリフォームの量産方法、該プリフォームの成形装置および前記方法で作製したプリフォームを精密プレス成形する光学素子の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, a mass production method of a precision press-molding preform for reducing the variation in the radius of curvature of the surface or the variation in mass and increasing the productivity of a glass molded product produced by precision press molding, the preform And a method for producing an optical element for precision press-molding the preform produced by the above method.
本発明者は、精密プレス成形用プリフォームの表面の曲率の僅かなばらつき、質量のわずかなばらつきの要因を分析した結果、特定の成形型で成形されたプリフォームだけが他の成形型で成形されたプリフォームの曲率半径あるいは質量からずれることによるものであることを突き止めた。 As a result of analyzing the causes of slight variations in the curvature of the surface of the precision press-molding preform and slight variations in mass, the present inventor has found that only preforms molded with a specific mold are molded with other molds. It was found that this was due to deviation from the radius of curvature or mass of the preform.
例えば、成形型の温度が複数の成形型間で僅かにばらついていたり、成形する際に成形型上でガラスを浮上させるために噴出するガスの量が成形型間で僅かにばらつくことにより、プリフォーム表面の曲率半径にばらつきが生じる。 For example, the mold temperature varies slightly between multiple molds, or the amount of gas blown to float glass on the mold during molding varies slightly between molds. Variations occur in the radius of curvature of the reformed surface.
あるいは流出する熔融ガラスからプリフォーム１個分に相当する熔融ガラス塊を分離する際の成形型の急降下のタイミングが特定の成形型でずれることにより、プリフォームの質量がばらつく。 Alternatively, the mass of the preform varies because the timing of the rapid lowering of the mold when the molten glass lump corresponding to one preform is separated from the outflowing molten glass shifts with the specific mold.
このようなばらつきを抑えるには、複数の成形型のうち、どの成形型がばらつきの原因になっているかつきとめる必要がある。そのためには、成形型毎に成形したプリフォームを分類し、成形型との対応付けがされた状態でプリフォームの表面の曲率半径や質量を評価する必要がある。このようにして評価した結果に基づき、ばらつきの原因となっている成形型における成形条件を修正して曲率半径や質量のばらつきの少ないプリフォームを量産するという思想に基づき、本発明を完成した。 In order to suppress such variation, it is necessary to find out which of the plurality of molds is causing the variation. For this purpose, it is necessary to classify the preforms molded for each mold and evaluate the curvature radius and mass of the surface of the preform in a state of being associated with the mold. Based on the result of the evaluation, the present invention was completed based on the idea of mass-producing preforms with little variation in curvature radius and mass by correcting the molding conditions in the mold that caused the variation.
本発明のプリフォームの量産方法においては、以下に示すプリフォーム量産法１およびプリフォーム量産法２の二つの態様がある。
In the preform mass production method of the present invention, there are two forms of preform
まず、プリフォーム量産法１について説明する。
［プリフォーム量産法１］
プリフォーム量産法１は、複数個の成形型を循環使用して連続流出する熔融ガラスを次々に受けて精密プレス成形用プリフォームに成形する工程を有する精密プレス成形用プリフォームの量産方法において、
成形型毎に成形されたプリフォームの表面の曲率半径を評価し、所要の曲率半径範囲外になっている成形型を特定し、前記特定した成形型上において成形中のガラス表面の曲率半径を前記評価結果に基づき制御し、前記特定した成形型上で成形されるプリフォーム表面の曲率半径を所要の範囲内とすることを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの量産方法である。
First, the preform
[Preform mass production method 1]
Preform
Evaluate the radius of curvature of the preform surface molded for each mold, identify the mold that is outside the required radius of curvature range, and determine the radius of curvature of the glass surface being molded on the specified mold. It is a mass production method of a precision press-molding preform, which is controlled based on the evaluation result and the curvature radius of the preform surface molded on the specified mold is within a required range.
この方法は、複数個の成形型を循環使用して連続流出する熔融ガラスを次々に受けて精密プレス成形用プリフォームに成形する工程によって、プリフォーム表面の曲率半径をほぼ一定としつつ、さらに成形に使用した成形型に起因する曲率半径の僅かなばらつきを抑えるために、成形型毎に成形されたプリフォームの表面の曲率半径を評価し、所要の曲率半径範囲外になっている成形型を特定し、特定した成形型上の成形中のガラスに対し、表面の曲率半径を制御する操作を行う。その結果、表面の曲率半径が所要の範囲内のプリフォームを得ることができるようになる。 In this method, a plurality of molding dies are circulated to continuously receive molten glass that continuously flows out to form a precision press-molding preform, and the preform surface has a substantially constant radius of curvature while further molding. In order to suppress a slight variation in the radius of curvature caused by the mold used for the molding, the curvature radius of the surface of the preform molded for each mold is evaluated, and a mold that is outside the required radius range is selected. An operation for controlling the radius of curvature of the surface is performed on the glass being molded on the specified mold. As a result, it is possible to obtain a preform whose surface radius of curvature is within a required range.
プリフォームの量産では、熔融ガラスを次々に受けて精密プレス成形用プリフォームに成形する工程を長時間にわたって継続する。そのため、制御によって曲率半径を変化させる量も変動し得るし、制御対象となるガラスをのせる成形型も変わり得る。そこで、成形に用いた成形型毎にプリフォームを分類し、分類したプリフォーム群からサンプリングしたプリフォームの表面曲率を評価することによって、成形型毎に成形したプリフォームが判るようにし、随時、制御対象となるガラスをのせる成形型を特定可能にする。 In the mass production of preforms, the process of receiving molten glass one after another and molding it into a precision press molding preform is continued for a long time. Therefore, the amount by which the radius of curvature is changed by the control can vary, and the mold for placing the glass to be controlled can also be changed. Therefore, by classifying the preform for each molding die used for molding, and evaluating the surface curvature of the preform sampled from the classified preform group, the preform molded for each molding die can be known, and from time to time, It is possible to specify a mold on which glass to be controlled is placed.
したがって、プリフォームの分類は時間経過とともに成形されたプリフォームがわかるように行うことが望ましい。例えば、プリフォームを配置する位置が格子状に配された収容器を用いて上記分類を行うこともできる。その場合、成形型の個数または成形型の個数の倍数に相当する数の格子位置列を一つのユニットとして、前記ユニットが収容器上に二次元的に配される収容器を使用し、前記ユニットの格子位置に成形型から取り出したプリフォームを順番に配置する。このようにすればユニットの特定の格子位置に特定の成形型で成形したプリフォームが置かれることになるため、成形型毎に成形したプリフォームを分類することができるとともに、時間経過とともに成形されたプリフォームを配置する位置が特定されるので、配置位置からいつ成形したプリフォームかが容易にわかる。 Therefore, it is desirable to classify the preforms so that the preforms formed over time can be seen. For example, the classification can also be performed using a container in which the positions where the preforms are arranged are arranged in a lattice pattern. In that case, using the container in which the unit is two-dimensionally arranged on the container, using the number of mold dies or a number of lattice position rows corresponding to a multiple of the number of molds as one unit, the unit is used. The preforms taken out from the mold are sequentially arranged at the lattice positions. In this way, preforms molded with a specific mold are placed at specific lattice positions of the unit, so that the preforms molded for each mold can be classified and molded over time. Since the position where the preform is arranged is specified, it is easy to know when the preform is formed from the arrangement position.
このような例としては、成形型の数をｎとし、ｐを１以上の整数、ｑを２以上の整数とした場合、ｑ行ｎ×ｐ列のマトリックス状に格子位置を配置した収容器をあげることができる。収容器を平面視したとき、上記行と列が直交していてもよいし、所定の角度をなすように配置されていてもよい。このようにプリフォームを分類することにより、成形後のプリフォームがどの成形型でいつ成形したものか知ることができる。 As such an example, when the number of molds is n, p is an integer of 1 or more, and q is an integer of 2 or more, a container in which lattice positions are arranged in a matrix of q rows and n × p columns. I can give you. When the container is viewed in plan, the rows and columns may be orthogonal to each other, or may be arranged at a predetermined angle. By classifying preforms in this way, it is possible to know when and with which mold the preform after molding is molded.
プリフォーム表面のうち、成形型上で下方を向いていた面は成形型凹部の形状を反映した形状になっており比較的曲率半径のばらつきが生じにくいが、成形型上で上方を向いていた面は自由表面であり、成形型の温度、ガラスを浮上させるためのガス噴出量のばらつきの影響を受けやすい。そのため、曲率半径の評価にあたっては成形型上で上方を向いていた面、あるいは自由表面の曲率半径を測定し、その結果に基づいて成形型上のガラス上面の曲率半径を制御することが好ましい。 Of the preform surface, the surface facing downward on the mold is a shape that reflects the shape of the recess of the mold, and the curvature radius is relatively less likely to vary, but it was facing upward on the mold. The surface is a free surface and is susceptible to variations in the temperature of the mold and the amount of gas blown to float the glass. Therefore, in evaluating the curvature radius, it is preferable to measure the curvature radius of the surface facing upward on the mold or the free surface and control the curvature radius of the upper surface of the glass on the mold based on the result.
プリフォーム表面の曲率の測定は、例えば図３、図４のようにプリフォームにＲゲージをあてて行う。曲率半径の上限値と下限値のＲゲージを用意し、下限値のＲゲージで中スキ、上限値のＲゲージで外スキになっていれば、所定の規格に入っていることがわかる。 For example, the curvature of the preform surface is measured by applying an R gauge to the preform as shown in FIGS. If an R gauge with an upper limit value and a lower limit value of the radius of curvature is prepared, and the intermediate gauge is used for the lower limit R gauge and the outer gauge is used for the upper limit R gauge, it can be understood that the specified standard is satisfied.
つまり、Ｒゲージの中心がプリフォームの曲率半径を測定したい面の中心に一致するようにＲゲージをあてて、Ｒゲージの中心とプリフォームの曲率半径を測定したい面の中心に隙間がある場合（中スキ）は、Ｒゲージの曲率半径よりもプリフォームの測定対象面の曲率半径のほうが大きく、Ｒゲージの中心とプリフォームの測定対象面の中心から離れた部分の間に隙間がある場合（外スキ）は、Ｒゲージの曲率半径よりもプリフォームの測定対象面の曲率半径のほうが小さいから、この判別方法を利用して曲率半径が所要の範囲に入っているか、前記範囲よりも大きいか、小さいかを評価することができる。なお、プリフォームの測定対象面が厳密に球面でなくても上記規格の範囲で球面と見なせれば、何ら問題はない。 That is, when the R gauge is applied so that the center of the R gauge coincides with the center of the surface on which the curvature radius of the preform is to be measured, and there is a gap between the center of the R gauge and the center of the surface on which the curvature radius of the preform is to be measured. (Medium gap) is when the radius of curvature of the measurement target surface of the preform is larger than the radius of curvature of the R gauge, and there is a gap between the center of the R gauge and the portion away from the center of the measurement target surface of the preform. Since the curvature radius of the measurement target surface of the preform is smaller than the curvature radius of the R gauge, the curvature radius is within the required range by using this determination method or larger than the above range. Can be evaluated. It should be noted that even if the measurement target surface of the preform is not strictly a spherical surface, there is no problem as long as it can be regarded as a spherical surface within the range of the above standards.
プレス成形時にはガラスとプレス成形型の間に雰囲気ガスが閉じ込められないよう、プリフォームの回転対称軸がプリフォーム表面と交わる２点からプレス成形型によるプレスが開始されるようプリフォーム表面の曲率半径を規定することが望まれる。そして、上記２つの交点のうちの一方が上記プリフォームの測定対象面の中心に相当するから、所定のプレス成形型に対し、上記ガスの閉じ込めを回避できるかどうかはプリフォームの測定対
象面の中心付近の曲率半径によって決まる。したがって、曲率半径の評価はプリフォームの測定対象面の中心からプリフォーム外径の１０〜５０％の範囲で行えばよい。ここで外径とは回転対称軸方向から見たときのプリフォームの直径を意味する。したがって、ガラス成形時の曲率半径の調整、制御も成形型上のガラスを平面視したときの上面中心を含む部分に対して行うことが望ましい。
The radius of curvature of the preform surface is such that pressing by the press mold starts at two points where the rotational symmetry axis of the preform intersects the preform surface so that atmospheric gas is not trapped between the glass and the press mold during press molding. It is desirable to specify Since one of the two intersections corresponds to the center of the measurement target surface of the preform, whether or not the gas confinement can be avoided for a predetermined press mold is determined on the measurement target surface of the preform. Determined by the radius of curvature near the center. Therefore, the curvature radius may be evaluated in the range of 10 to 50% of the preform outer diameter from the center of the measurement target surface of the preform. Here, the outer diameter means the diameter of the preform when viewed from the rotationally symmetric axis direction. Therefore, it is desirable to adjust and control the radius of curvature at the time of glass molding for the portion including the center of the upper surface when the glass on the mold is viewed in plan.
ここで、特定の成形型で成形したプリフォームのみが所定の曲率半径よりも大きい場合は、プリフォーム上面の曲率半径を減少させるために成形中のガラス上面付近に負圧を発生させ、上面を盛り上げる。負圧の発生方法としてはガラス塊上面中央に近づけたノズルでガラス上面付近の雰囲気を吸引する方法、ガラス上面中央部を囲むように上方からガスを円錐状に噴射し、円錐によって囲まれた領域に負圧を発生させる方法などを用いればよい。 Here, if only the preform molded with a specific mold is larger than the predetermined radius of curvature, a negative pressure is generated near the upper surface of the glass during molding in order to reduce the radius of curvature of the upper surface of the preform, and the upper surface is Enliven. The negative pressure can be generated by sucking the atmosphere near the top surface of the glass with a nozzle close to the center of the top surface of the glass lump, or by injecting gas conically from the top so as to surround the center of the top surface of the glass. For example, a method of generating a negative pressure may be used.
特定の成形型で成形したプリフォームのみが所定の曲率半径よりも小さい場合は、プリフォーム上面の曲率半径を増加させるために成形中のガラス上面を加圧する。ガラス上面を加圧する方法としては、ガラス上面にガスを噴きつけ、その風圧によって加圧する方法が好ましい。この方法は、ガスの噴出量を調整することにより加圧条件を調整可能であるから好都合である。上記曲率半径の調整は、ばらつきを調整するものであり、このばらつきは成形したプリフォームの表面曲率を評価してみないと予想できないものであるから、予め所定形状の型を作り、その型でガラス上面を加圧する方法では対応しにくいし、曲率半径の調整量も時間とともに変化する可能性があるから、時間変化に対応して曲率半径を調整する場合には対応が難しい。これに対し、ガス噴出量を調整するだけで曲率半径の調整量を変えることができる上記方法は便利である。 When only a preform molded with a specific mold is smaller than a predetermined radius of curvature, the upper surface of the glass being molded is pressurized to increase the radius of curvature of the upper surface of the preform. As a method of pressurizing the upper surface of the glass, a method of spraying gas on the upper surface of the glass and pressurizing with the wind pressure is preferable. This method is advantageous because the pressurizing condition can be adjusted by adjusting the gas ejection amount. The above-mentioned adjustment of the radius of curvature is to adjust the variation, and this variation cannot be predicted without evaluating the surface curvature of the molded preform. The method of pressurizing the upper surface of the glass is difficult to cope with, and the amount of adjustment of the curvature radius may change with time. Therefore, it is difficult to cope with the case where the curvature radius is adjusted in accordance with the time change. On the other hand, the above method that can change the adjustment amount of the curvature radius only by adjusting the gas ejection amount is convenient.
風圧によりガラス上面の曲率半径を調整する方法は、物品による加圧とは異なり、ガラス上面にシワができない。また、非接触による加圧のため、ガラスに汚れがつかない。そして、連続して流出するガラスを成形するような、停留時間の短い成形でもガラス上面を加圧することもできる。 The method of adjusting the radius of curvature of the upper surface of the glass by the wind pressure is not wrinkled on the upper surface of the glass, unlike the pressurization by the article. In addition, the glass is not soiled because of non-contact pressure. The upper surface of the glass can also be pressurized by molding with a short residence time, such as molding continuously flowing glass.
ガラス上面の曲率半径の調整はガラスが熔融状態にあるか、軟化状態にある間に行う。そのため、上記状態にあるガラスが停留する位置においてガラス上面近傍に負圧を発生させて曲率半径を増加させる、あるいはガラス上面を加圧して曲率半径を減少させることが好ましい。そして、この操作は、曲率半径の評価によって曲率半径を調整する必要があると認められた成形型上のガラスに対して行う。例えば、上記停留位置に曲率半径の調整が必要と認められた成形型が停留しているときに、前記成形型上のガラスに対して行うことが好ましい。 The curvature radius of the glass upper surface is adjusted while the glass is in a molten state or in a softened state. Therefore, it is preferable to increase the radius of curvature by generating a negative pressure in the vicinity of the upper surface of the glass at the position where the glass in the above state stops or pressurize the upper surface of the glass to decrease the radius of curvature. And this operation is performed with respect to the glass on the shaping | molding die recognized that it is necessary to adjust a curvature radius by evaluation of a curvature radius. For example, it is preferable to carry out with respect to the glass on the mold when the mold for which adjustment of the curvature radius is recognized to be necessary is stopped at the stop position.
なお、ガスを噴射して加圧する方法は、ガス噴射によるガラス上面の冷却促進効果が得られる点でも好ましい。ガラス上面は加圧が解除された状態でもとの形状に戻る、すなわち、曲率半径が再び減少することが起こり得る。ガス噴射による冷却促進効果は加圧状態の形状が維持される程度にまでガラスの粘度を上昇させる働きをするから、加圧を解除しても目的とする曲率半径を維持させるのに好都合である。 In addition, the method of injecting and pressurizing gas is also preferable in that the effect of promoting the cooling of the upper surface of the glass by the gas injection can be obtained. It is possible that the upper surface of the glass returns to its original shape even when the pressure is released, that is, the radius of curvature decreases again. The cooling promotion effect by gas injection works to increase the viscosity of the glass to such an extent that the shape of the pressurized state is maintained, so it is convenient to maintain the target radius of curvature even when the pressure is released. .
なお、曲率は曲率半径の逆数として定義されるから、上記曲率半径の測定、評価、調整、制御という操作は、曲率の測定、評価、調整、制御という操作と等価である。また、上記説明はガラス上面やプリフォーム表面が外側に凸または平面という条件を前提としているが、成形型上のガラス上面やプリフォーム測定対象面の中心付近を凹ます（内側に凸にする）場合もある。この場合も曲率、曲率半径の符号を負にとれば上記説明を適用することができる。 Since the curvature is defined as the reciprocal of the radius of curvature, the operation of measuring, evaluating, adjusting and controlling the radius of curvature is equivalent to the operation of measuring, evaluating, adjusting and controlling the curvature. In addition, the above explanation is based on the condition that the upper surface of the glass and the surface of the preform are convex or flat on the outside, but the center of the upper surface of the glass on the mold and the surface to be measured for the preform is recessed (convex inward). In some cases. In this case as well, the above description can be applied if the signs of curvature and radius of curvature are negative.
次にプリフォーム量産法２について説明する。
［プリフォーム量産法２］
プリフォーム量産法２は、複数個の成形型を循環使用してパイプから連続流出する熔融ガラスを次々に受けて精密プレス成形用プリフォームに成形する工程を有する精密プレス成形用プリフォームの量産方法において、
パイプに成形型を近づけて熔融ガラスの下端を受けた後、前記成形型を急降下して熔融ガラスを分離して成形型上に熔融ガラス塊を受ける操作を行うこと、
パイプに成形型を近づける際のパイプと成形型の距離が各成形型で等しくなるように前記距離を成形型毎に精密に調整する操作を行うこと、
を特徴とする精密プレス成形用プリフォームの量産方法である。
Next, the preform
[Preform Mass Production Method 2]
Preform
After the mold is brought close to the pipe and the lower end of the molten glass is received, the mold is rapidly lowered to separate the molten glass and receive the molten glass lump on the mold,
Performing an operation of precisely adjusting the distance for each mold so that the distance between the pipe and the mold when the mold is brought close to the pipe is equal for each mold;
This is a mass production method for precision press-molding preforms.
パイプに成形型を近づけて熔融ガラスの下端を受けることによりパイプ側の熔融ガラスと熔融ガラスの下端との間にくびれが生じ、前記成形型を急降下することにより前記くびれにおいて熔融ガラスがパイプ側と成形型側に分離して、成形型上に熔融ガラスが得られる。熔融ガラスの流出速度を一定にし、パイプに成形型を近づけるタイミング、成形型を急降下するタイミング、パイプに成形型を近づける際のパイプと成形型の距離を一定に保つことにより、プリフォームの質量を一定にする。その上で、プリフォーム質量の僅かな変動要因である、パイプに成形型を近づける際のパイプと成形型の距離がどの成形型でも精密に等しくなるように上記距離を調整する。この調整によって、プリフォーム質量の僅かなばらつきを抑えることができる。 When the mold is brought close to the pipe and the lower end of the molten glass is received, a constriction occurs between the molten glass on the pipe side and the lower end of the molten glass, and when the mold is suddenly lowered, the molten glass is separated from the pipe side. Separated to the mold side, molten glass is obtained on the mold. By keeping the flow rate of the molten glass constant, the timing of bringing the mold close to the pipe, the timing of suddenly dropping the mold, and keeping the distance between the pipe and the mold close to the pipe, the mass of the preform is kept constant. Keep it constant. In addition, the distance is adjusted so that the distance between the pipe and the mold when the mold is brought close to the pipe, which is a slight variation factor of the preform mass, is precisely equal in any mold. By this adjustment, a slight variation in the preform mass can be suppressed.
上記距離のばらつきを抑えるには、前記距離を１０μｍ以内の精度で調整することが望ましい。 In order to suppress the variation in the distance, it is desirable to adjust the distance with an accuracy within 10 μm.
次に、プリフォーム量産法１、２に共通する事項について説明する。
Next, items common to the preform
まず、熔融ガラス塊をプリフォームに成形する成形型を複数個用意する。これら成形型は同一仕様とし、ターンテーブルなどの搬送手段上に配置し、ターンテーブルをインデックス回転することにより、決められた停留位置に順次、移動しながら周回する。 First, a plurality of molds for forming a molten glass lump into a preform are prepared. These molds have the same specifications, are arranged on a conveying means such as a turntable, and rotate around the turntable while sequentially moving to a predetermined stop position by index rotation of the turntable.
上記停留位置の一つに停留する成形型の上方には熔融ガラスを流出するパイプの流出口が配されている。この停留位置はキャスト位置と呼ばれる熔融ガラスを成形型に供給する位置となる。キャスト位置に停留する成形型は例えば下部から突き上げ棒で突き上げられ、パイプの流出口に近づけられる。パイプ流出口からは公知の方法で清澄、均質化した熔融ガラスが一定流量で連続して流出する。この熔融ガラスの下端を突き上げ状態の成形型で受けて支持した後、所定のタイミングで突き上げを解除することにより成形型を鉛直に急降下させる。そうすることにより熔融ガラスは流出口側と成形型に受けられた部分の間で分離し、成形型上に熔融ガラス塊が得られる。パイプと成形型の距離の調整は、突き上げ量を所定単位、例えば１０〜１００μｍの単位で調整する方式が精度よく距離調整を行うという観点から好ましい。 An outlet of a pipe that flows out of the molten glass is disposed above the mold that is retained at one of the above-described retaining positions. This stop position is a position where molten glass called a cast position is supplied to the mold. For example, the mold that remains at the casting position is pushed up by a push-up bar from the lower part and brought close to the outlet of the pipe. From the pipe outlet, clarified and homogenized molten glass is continuously discharged at a constant flow rate by a known method. After the lower end of the molten glass is received and supported by the mold in the pushed-up state, the mold is rapidly lowered vertically by releasing the push-up at a predetermined timing. By doing so, the molten glass is separated between the outlet side and the portion received by the mold, and a molten glass lump is obtained on the mold. As for the adjustment of the distance between the pipe and the mold, a method of adjusting the push-up amount by a predetermined unit, for example, a unit of 10 to 100 μm, is preferable from the viewpoint of accurately adjusting the distance.
成形型上の熔融ガラス塊は成形型とともにキャスト位置から搬出されるが、ガラスは移動、停留を繰り返す成形型上で冷却する過程でプリフォームに成形される。プリフォーム表面のシワ発生防止、カン割れと呼ばれるガラスの割れを防止する上から成形型からガスを噴出し、そのガスによりガラスに上向きの風圧を加えガラスを浮上させながら成形することが好ましい。 The molten glass lump on the mold is carried out from the casting position together with the mold, but the glass is formed into a preform in the process of cooling on the mold that repeatedly moves and stays. It is preferable to perform molding while jetting a gas from a molding die from the viewpoint of preventing the occurrence of wrinkles on the preform surface and preventing cracking of the glass called can cracking, and applying upward wind pressure to the glass with the gas to float the glass.
このようにしてガラスが変形しない温度域にまで冷却した後、成形型からプリフォームを取り出して徐冷する。プリフォームを取り出して空になった成形型をキャスト位置に搬入して上記工程を繰り返す。このように各成形型について上記工程を繰り返し行うことに
より連続流出する熔融ガラスからプリフォームを次々と成形する。
Thus, after cooling to the temperature range which does not deform | transform glass, a preform is taken out from a shaping | molding die and it cools slowly. The preform that has been emptied by taking out the preform is carried into the casting position, and the above steps are repeated. Thus, a preform is shape | molded one after another from the molten glass which flows out continuously by repeating the said process about each shaping | molding die.
上記方法は同一のガラスを使用して、同一形状、等質量のプリフォームを量産することを目的とするから、どの成形型で成形したプリフォームかを一見して見分けることは困難であるから、前述のようにプリフォームを分類すればよい。 Since the above method is intended to mass-produce preforms of the same shape and the same mass using the same glass, it is difficult to distinguish at a glance which molding mold is preformed, As described above, preforms may be classified.
成形したプリフォームは分類した状態でアニールし、室温まで冷却する。その後、表面の曲率半径を前述の方法などにより測定する。この測定結果により成形中のガラス表面の曲率半径を制御することは前述のとおりである。 The molded preform is annealed in the classified state and cooled to room temperature. Thereafter, the radius of curvature of the surface is measured by the method described above. As described above, the radius of curvature of the glass surface during molding is controlled based on the measurement result.
本発明によれば、プリフォーム表面の曲率半径を個々の成形型に応じて調整することができるので、個々の成形型の温度を調整する必要がなくなり、簡便な装置で高精度なプリフォームを量産することができる。 According to the present invention, since the radius of curvature of the preform surface can be adjusted according to each mold, it is not necessary to adjust the temperature of each mold, and a highly accurate preform can be obtained with a simple apparatus. Can be mass-produced.
また、曲率半径が時間とともに変動する場合であっても、変動によって生じるばらつきを量産の最中に補正することもできる。 Even when the radius of curvature varies with time, variations caused by the variation can be corrected during mass production.
次に、本発明のプリフォーム成形装置について説明する。
本発明のプリフォーム成形装置には、以下に示すプリフォーム成形装置１およびプリフォーム成形装置２の二つの態様がある。
Next, the preform molding apparatus of the present invention will be described.
The preform molding apparatus of the present invention has two modes of
［プリフォーム成形装置１］
プリフォーム成形装置１は、複数個の成形型と前記複数個の成形型を循環移動する成形型移動装置を備え、複数個の成形型で順次、連続流出する熔融ガラスを受けてプリフォームに成形するプリフォーム成形装置において、
成形型上のガラス上面を加圧する加圧装置または前記ガラス上面近傍に負圧を発生させる負圧発生装置と、
成形型に応じて、ガラス上面の加圧量を制御する加圧制御機構またはガラス上面近傍に発生させる負圧を制御する負圧制御機構と、
を備えたことを特徴とする。
このプリフォーム成形装置１については、後述の実施例１において詳述する。
[Preform molding device 1]
The
A pressure device that pressurizes the upper surface of the glass on the mold or a negative pressure generator that generates a negative pressure near the upper surface of the glass;
Depending on the mold, a pressure control mechanism for controlling the amount of pressure on the upper surface of the glass or a negative pressure control mechanism for controlling the negative pressure generated near the upper surface of the glass;
It is provided with.
The
［プリフォーム成形装置２］
プリフォーム成形装置２は、複数個の成形型と前記複数個の成形型を循環移動する成形型移動装置を備え、複数個の成形型で順次、連続流出する熔融ガラスを受けてプリフォームに成形するプリフォーム成形装置において、
連続流出する熔融ガラスを受ける位置において各成形型を所定の距離、上昇、急降下させる成形型上昇降下機構と、
前記距離を各成形型によって調整する調整機構と、
を備えたことを特徴とする。
このプリフォーム成形装置２については、後述の実施例２において詳述する。
[Preform molding device 2]
The
A mold raising and lowering mechanism that raises and suddenly lowers each mold at a predetermined distance at a position to receive the continuously flowing molten glass;
An adjustment mechanism for adjusting the distance by each mold;
It is provided with.
The
次に、本発明の光学素子の製造方法について説明する。
［光学素子の製造方法］
本発明の光学素子の製造方法は、上記各方法で量産した精密プレス成形用プリフォームの一部または全部を精密プレス成形する方法である。
Next, the manufacturing method of the optical element of this invention is demonstrated.
[Method for Manufacturing Optical Element]
The method for producing an optical element of the present invention is a method for precision press-molding part or all of the precision press-molding preform mass-produced by the above-described methods.
精密プレス成形は、モールドオプティクス成形法とも呼ばれ、プレス成形によって光学機能面の形状を形成する方法であり、既に当該発明の属する技術分野においてはよく知られたものである。光学素子の光線を透過したり、屈折させたり、回折させたり、反射させ
たりする面を光学機能面と呼ぶ。例えばレンズを例にとると非球面レンズの非球面や球面レンズの球面などのレンズ面が光学機能面に相当する。精密プレス成形法は、プレス成形型の成形面を精密にガラスに転写することにより、プレス成形で光学機能面を形成する方法である。つまり光学機能面を仕上げるために研削や研磨などの機械加工を加える必要がない。
The precision press molding is also called a mold optics molding method, and is a method of forming the shape of the optical functional surface by press molding, which is already well known in the technical field to which the present invention belongs. A surface that transmits, refracts, diffracts, or reflects light rays of the optical element is called an optical functional surface. For example, taking a lens as an example, a lens surface such as an aspherical surface of an aspherical lens or a spherical surface of a spherical lens corresponds to an optical function surface. The precision press molding method is a method of forming an optical functional surface by press molding by precisely transferring a molding surface of a press mold to glass. That is, it is not necessary to add machining such as grinding or polishing to finish the optical functional surface.
精密プレス成形法に使用するプレス成形型としては、公知のもの、例えば炭化珪素、超硬材料などの型材の成形面に離型膜を設けたものを用いることができる。中でも、炭化珪素製のプレス成形型を用いることが好ましい。離型膜としては、炭素含有膜、貴金属合金膜などを使用することができ、耐久性、コストの面などから、炭素含有膜を用いることが好ましい。 As a press mold used in the precision press molding method, a known mold, for example, a mold having a release film on a molding surface of a mold material such as silicon carbide or super hard material can be used. Among these, it is preferable to use a press mold made of silicon carbide. As the release film, a carbon-containing film, a noble metal alloy film, or the like can be used. From the viewpoint of durability and cost, it is preferable to use a carbon-containing film.
精密プレス成形法では、プレス成形型の成形面を良好な状態に保つため、成形時の雰囲気を非酸化性ガス雰囲気にすることが望ましい。非酸化性ガスとしては、窒素、窒素と水素の混合ガスなどを用いることが好ましい。 In the precision press molding method, it is desirable that the molding atmosphere be a non-oxidizing gas atmosphere in order to keep the molding surface of the press mold in a good state. As the non-oxidizing gas, it is preferable to use nitrogen, a mixed gas of nitrogen and hydrogen, or the like.
次に本発明の光学素子の製造方法に特に好適な精密プレス成形法について説明する。
（精密プレス成形法１）
この方法は、プレス成形型に前記プリフォームを導入し、前記成形型とプリフォームを一緒に加熱し、精密プレス成形するというものである。
Next, a precision press molding method particularly suitable for the method for producing an optical element of the present invention will be described.
(Precision press molding method 1)
In this method, the preform is introduced into a press mold, the mold and the preform are heated together, and precision press molding is performed.
この精密プレス成形法１において、プレス成形型と前記プリフォームの温度をともに、プリフォームを構成するガラスが１０６〜１０１２ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度に加熱して精密プレス成形を行うことが好ましい。
In this precision
また前記ガラスが１０１２ｄＰａ・ｓ以上、より好ましくは１０１４ｄＰａ・ｓ以上、さらに好ましくは１０１６ｄＰａ・ｓ以上の粘度を示す温度にまで冷却してから精密プレス成形品をプレス成形型から取り出すことが望ましい。 In addition, the glass is cooled to a temperature at which the glass exhibits a viscosity of 10 12 dPa · s or more, more preferably 10 14 dPa · s or more, more preferably 10 16 dPa · s or more, and then the precision press-molded product is removed from the press mold. It is desirable to take it out.
上記の条件により、プレス成形型成形面の形状をガラスにより精密に転写することができるとともに、精密プレス成形品を変形することなく取り出すこともできる。
（精密プレス成形法２）
この方法は、 前記プリフォームを加熱した後に、プレス成形型に導入し、精密プレス成形する、すなわち、プレス成形型とプリフォームを別々に予熱し、予熱したプリフォームをプレス成形型に導入して精密プレス成形するというものである。
Under the above conditions, the shape of the molding surface of the press mold can be accurately transferred with glass, and the precision press molded product can be taken out without being deformed.
(Precision press molding method 2)
In this method, after heating the preform, the preform is introduced into a press mold and precision press molding is performed. That is, the press mold and the preform are separately preheated, and the preheated preform is introduced into the press mold. Precision press molding.
この方法によれば、前記プリフォームをプレス成形型に導入する前に予め加熱するので、サイクルタイムを短縮化しつつ、表面欠陥のない良好な面精度の光学素子を製造することができる。 According to this method, since the preform is preliminarily heated before being introduced into the press mold, it is possible to manufacture an optical element with good surface accuracy free from surface defects while shortening the cycle time.
なおプレス成形型の予熱温度をプリフォームの予熱温度よりも低く設定することが好ましい。このようにプレス成形型の予熱温度を低くすることにより、前記型の消耗を低減することができる。 The preheating temperature of the press mold is preferably set lower than the preheating temperature of the preform. Thus, by lowering the preheating temperature of the press mold, the consumption of the mold can be reduced.
また、この方法によれば、プリフォーム加熱をプレス成形型内で行う必要がないので、使用するプレス成形型の数を少なくすることもできる。 Further, according to this method, since it is not necessary to perform preform heating in the press mold, the number of press molds to be used can be reduced.
精密プレス成形法２において、前記プリフォームを構成するガラスが１０９ｄＰａ・ｓ以下、より好ましくは１０９ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度に予熱することが好ましい。
In the precision
また、前記プリフォームを浮上しながら予熱することが好ましく、さらに前記プリフォームを構成するガラスが１０５．５〜１０９ｄＰａ・ｓ、より好ましくは１０５．５ｄＰａ・ｓ以上１０９ｄＰａ・ｓ未満の粘度を示す温度に予熱することがさらに好ましい。 The preform is preferably preheated while floating, and the glass constituting the preform is preferably 10 5.5 to 10 9 dPa · s, more preferably 10 5.5 dPa · s to 10 9 dPa · s. More preferably, it is preheated to a temperature showing a viscosity of less than s.
またプレス開始と同時またはプレスの途中からガラスの冷却を開始することが好ましい。 Moreover, it is preferable to start cooling the glass simultaneously with the start of pressing or in the middle of pressing.
なおプレス成形型の温度は、前記プリフォームの予熱温度よりも低い温度に調温されるが、前記ガラスが１０９〜１０１２ｄＰａ・ｓの粘度を示す温度を目安にすればよい。 The temperature of the press mold is adjusted to a temperature lower than the preheating temperature of the preform, and the temperature at which the glass exhibits a viscosity of 10 9 to 10 12 dPa · s may be used as a guide.
この方法において、プレス成形後、前記ガラスの粘度が１０１２ｄＰａ・ｓ以上にまで冷却してから離型することが好ましい。 In this method, it is preferable that after the press molding, the glass is cooled to a viscosity of 10 12 dPa · s or more and then released.
本発明では、少なくとも上型と下型を有し、上型成形面の形状と下型成形面の形状が異なるプレス成形型を用い、予め加熱したプリフォームを前記下型上に供給してプレス成形を行うことができる。本発明によれば、上面、下面とも所望の面形状を有するプリフォームを製造することができるので、このプリフォームを用いることにより、上型、下型の成形面形状が異なるプレス成形型を用いても、ガストラップなどの問題を引き起こすことなく、光学素子を高い生産性のもとに製造することができる。 In the present invention, a press mold having at least an upper mold and a lower mold and having different shapes of the upper mold molding surface and the lower mold molding surface is used, and a preheated preform is supplied onto the lower mold and pressed. Molding can be performed. According to the present invention, a preform having a desired surface shape on both the upper surface and the lower surface can be manufactured. By using this preform, a press mold having different upper surface and lower surface forming surface shapes is used. However, the optical element can be manufactured with high productivity without causing problems such as a gas trap.
精密プレス成形された光学素子はプレス成形型より取り出され、必要に応じて徐冷される。また、レンズを成形した場合には、心取り加工を行ってもよい。 The precision press-molded optical element is taken out from the press mold and gradually cooled as necessary. Further, when the lens is molded, centering may be performed.
このようにして、本発明によれば、球面レンズ、非球面レンズ、マイクロレンズなどの各種のレンズ、回折格子、回折格子付のレンズ、レンズアレイ、プリズムなどの各種光学素子、用途としてはデジタルカメラやフィルム内蔵カメラの撮像光学系を構成するレンズ、カメラ付携帯電話搭載の撮像レンズ、ＣＤやＤＶＤをはじめとする光記録式媒体のデータ読取および／またはデータ書込み用に使用する光線を導光するためのレンズなどの各種光学素子を作製することができる。また、銅含有ガラス製のプリフォームを使用すれば、半導体撮像素子の色補正機能を有する光学素子を作製することもできる。中でもデジタルカメラ搭載のレンズを製造する方法として好適である。 Thus, according to the present invention, various lenses such as spherical lenses, aspherical lenses, and micro lenses, diffraction gratings, lenses with diffraction gratings, various optical elements such as lens arrays and prisms, and digital cameras as applications Guides light used for data reading and / or data writing on optical recording media such as lenses that constitute imaging optical systems for cameras with built-in cameras and cameras, camera-equipped mobile phones, and CDs and DVDs Therefore, various optical elements such as lenses can be manufactured. In addition, if a preform made of copper-containing glass is used, an optical element having a color correction function of a semiconductor imaging element can be produced. Among them, it is suitable as a method for producing a lens mounted on a digital camera.
なお、これら光学素子には必要に応じて、反射防止膜、全反射膜、部分反射膜、分光特性を有する膜などの光学薄膜を設けることもできる。 These optical elements may be provided with an optical thin film such as an antireflection film, a total reflection film, a partial reflection film, or a film having spectral characteristics, if necessary.
以下、本発明を実施例に基づき更に説明する。但し、本発明は実施例に示す態様に限定されるものではない。
実施例１
図１は、本発明のプリフォーム成形装置の一例を部分的に示した概略図であり、（ａ）が平面視図、（ｂ）が側面図である。ターンテーブル１上には１２個の成形型２がターンテーブル１の回転軸の周りに等間隔に配置されている。これらの成形型２は、図示しない回転装置によりターンテーブル１をインデックス回転することによって、１２箇所の停留位置に順次、移動と停留を繰り返しながら移送される。
Hereinafter, the present invention will be further described based on examples. However, this invention is not limited to the aspect shown in the Example.
Example 1
FIG. 1 is a schematic view partially showing an example of the preform molding apparatus of the present invention, in which (a) is a plan view and (b) is a side view. On the
１２箇所の停留位置のうちの一つの位置の上方に熔融ガラスを流出するパイプ３が配置されており、パイプ上端には図示しない熔融ガラス槽を設けてあり、ここで清澄、均質化した熔融ガラスを加熱、蓄積する。熔融ガラス槽内の熔融ガラスはパイプ３から連続して一定流量で流出する。供給位置に停留する成形型２は流出するガラス流の下端を受けるため上方に持ち上げられ、パイプ３のガラス流出口に近い位置で待機する。待機中の成形型
２の凹部で上記熔融ガラス流の下端を受け、熔融ガラス流の下端とパイプ３のガラス流出口側の間にくびれを形成する。次に、前記成形型２を鉛直下方に急降下して熔融ガラス流のくびれ部から下の部分を分離して、熔融ガラス塊５を上記成形型２の凹部上に載せる。このようにして熔融ガラス塊５を成形型２の凹部上に供給した後、ターンテーブル１を図１において矢印方向に回転させ、熔融ガラス塊５を載せた成形型２を次の停留位置に水平方向に移送する。このような動作を成形装置が繰り返すことにより、凹部上に熔融ガラス塊５を載せた成形型が水平方向に、かつ図１で示すように矢印方向に回転移送される。成形型２の移送の過程で凹部上の熔融ガラス塊はプリフォームに成形される。
A
成形型２の凹部の内面全域にわたり、図示しないガス噴射孔が複数設けられている。これらのガス噴出孔からガスを噴出して凹部上のガラスに上向きの風圧を加えて、ガラスを凹部から浮上させ、あるいは断続的に浮上させてガラスと成形型の接触時間を短くする。
A plurality of gas injection holes (not shown) are provided over the entire inner surface of the recess of the
供給位置の次の停留位置以降の上方にはガスを噴出するノズル４が適宜配置されている。 A nozzle 4 for ejecting gas is appropriately arranged above the supply position and after the next stop position.
まず、ノズルからガスを噴出しないで熔融ガラスを流出し、成形型を循環使用してプリフォームを成形する。成形型から取り出したプリフォームをアニールした後、トレー上に並べていくが、トレー上にはどの成形型で成形したプリフォームかが直ぐに判別できるようプリフォームを配列する。そして、各成形型で成形したプリフォームを検査試料として抜き取り、Ｒゲージを使用して成形型上で上面になっていた側のプリフォーム表面の曲率半径を評価する。図３、４はＲゲージをプリフォーム表面に当接した状態を現したものである。図３のＲゲージは、試料当接面の曲率半径が評価対象のプリフォーム表面の曲率半径の規格下限に等しく選ばれ、図４のＲゲージは、試料当接面の曲率半径が評価対象のプリフォーム表面の曲率半径の規格上限に等しく選ばれている。 First, molten glass is flowed out without ejecting gas from a nozzle, and a preform is formed by circulating a forming die. The preforms taken out of the mold are annealed and then arranged on the tray. The preforms are arranged on the tray so that the preform formed by the mold can be immediately identified. And the preform shape | molded with each shaping | molding die is extracted as a test sample, and the curvature radius of the preform surface of the side which became the upper surface on the shaping | molding die is evaluated using R gauge. 3 and 4 show the state in which the R gauge is in contact with the preform surface. The R gauge of FIG. 3 is selected so that the radius of curvature of the sample contact surface is equal to the lower limit of the standard specification of the radius of curvature of the preform surface to be evaluated, and the R gauge of FIG. It is chosen to be equal to the upper specification limit for the radius of curvature of the preform surface.
図３は中スキ状態、図４は外スキ状態を示す。図３も図４も同じ試料の表面の曲率半径を評価しており、図３は中スキ状態、図４は外スキ状態を示す。この例では図３で使用したＲゲージの曲率半径よりもプリフォーム表面の曲率半径が大きく、図４で使用したＲゲージの曲率半径よりもプリフォーム表面の曲率半径が小さい。つまり、試料の表面の曲率半径は規格内になっている。 FIG. 3 shows a middle skiing state, and FIG. 4 shows an outer skiing state. 3 and FIG. 4 evaluate the curvature radius of the surface of the same sample, FIG. 3 shows a middle skiing state, and FIG. 4 shows an outer skiing state. In this example, the curvature radius of the preform surface is larger than the curvature radius of the R gauge used in FIG. 3, and the curvature radius of the preform surface is smaller than the curvature radius of the R gauge used in FIG. That is, the radius of curvature of the surface of the sample is within the standard.
もし、図３、４で使用したＲゲージをそれぞれ試料に当接したとき、どちらも中スキであれば試料の曲率半径が規格上限を超えており、逆にどちらも外スキであれば試料の曲率半径が規格下限を達していないことが判る。 If the R gauge used in FIGS. 3 and 4 is in contact with the sample, if both are medium gaps, the radius of curvature of the sample exceeds the upper limit of the standard. It can be seen that the radius of curvature does not reach the lower specification limit.
このようにして、どの成形型で成形したプリフォームの表面の曲率半径が規格から外れているかが判る。 In this way, it is possible to determine which mold has a curvature radius of the surface of the preform that is out of the standard.
本実施例ではプリフォーム表面の曲率半径の規格を１０．０ｍｍ±２．０ｍｍとする。測定対象面は成形型上にあるときに上方を向いていた側の面とし、測定範囲は前記測定対象面の中心から半径２ｍｍの範囲とする。当接面の曲率半径が８．０ｍｍのＲゲージと当接面の曲率半径が１２．０ｍｍのＲゲージを用意し、成形型番号１〜１２の番号がそれぞれつけられた成形型で成形したプリフォームを測定したところ、成形型番号（５）、（８）の２つの成形型で成形したプリフォームが２種類のＲゲージに対して外スキになっていた。このことから金型番号（５）、（８）で成形したプリフォームの測定対象面の曲率半径が規格よりも小さいことが判った。 In this embodiment, the standard for the curvature radius of the preform surface is 10.0 mm ± 2.0 mm. The surface to be measured is the surface facing upward when it is on the mold, and the measurement range is a radius of 2 mm from the center of the surface to be measured. An R gauge with an abutment surface curvature radius of 8.0 mm and an R gauge with an abutment surface curvature radius of 12.0 mm were prepared and molded with molds numbered 1 to 12, respectively. When the reform was measured, the preforms molded with the two molds having the mold numbers (5) and (8) were out of contact with the two types of R gauges. From this, it was found that the curvature radius of the measurement target surface of the preform formed by the mold numbers (5) and (8) was smaller than the standard.
図２は、成形型上のガラス塊上面に、ノズルから窒素ガスを噴射して加圧する状態の１例を示す側面図である。 FIG. 2 is a side view showing an example of a state in which nitrogen gas is injected from a nozzle and pressurized on the upper surface of the glass lump on the mold.
そこで、ノズル４の下方の停留位置に成形型番号（５）と（８）が停留するタイミングでノズルから窒素ガスを噴出するよう、成形型番号（５）と（８）が上記停留位置に停留するのをモニターし、そのモニター信号によりノズル４からガラス塊５上面に窒素ガスを噴出して加圧し、前記停留位置から成形型番号（５）、（８）の成形型が移動開始するときにノズル４からの窒素ガス噴出を停止するよう成形装置を調整した。
Therefore, the mold numbers (5) and (8) are stopped at the stop position so that nitrogen gas is ejected from the nozzle at the timing when the mold numbers (5) and (8) stop at the stop position below the nozzle 4. When the molding signal of the mold numbers (5) and (8) starts to move from the stop position, nitrogen gas is jetted from the nozzle 4 to the upper surface of the
なお、ガス噴出量は成形したプリフォーム表面の曲率半径を評価し、規格内になるように調整する。 The gas ejection amount is adjusted so that the radius of curvature of the molded preform surface is evaluated and is within the standard.
調整前および調整後の各成形型におけるＲ判定結果を、それぞれ表１および表２に示す。 Tables 1 and 2 show R determination results in the respective molds before and after adjustment, respectively.
この例は、特定の成形型で成形したプリフォームの曲率半径が規格よりも小さい場合の対処法であるが、逆に規格よりも大きい場合には、ノズルからガスを噴出するのではなく、ノズルでガラス上面付近の雰囲気を吸い込み、ガラス上面付近に負圧を発生させてガラス上面を盛り上げる。負圧を発生させる成形型の特定方法、負圧を発生させるタイミングと負圧発生を解除するタイミングの設定方法、負圧の程度の設定方法は前記方法を転用することができる。 This example is a countermeasure when the radius of curvature of a preform molded with a specific mold is smaller than the standard, but conversely when the radius of curvature is larger than the standard, the nozzle is not ejected from the nozzle. Inhale the atmosphere near the top surface of the glass and generate a negative pressure near the top surface of the glass to raise the top surface of the glass. The above-described method can be diverted to a method for specifying a mold for generating a negative pressure, a method for setting a timing for generating a negative pressure and a timing for releasing the generation of the negative pressure, and a method for setting the degree of the negative pressure.
実施例２
図５は、本発明のプリフォーム成形装置の別の例を部分的に示した概略図であり、（ａ）が平面視図、（ｂ）が側面図である。
実施例１のようにトレー上に配置したプリフォームの中から各成形型で成形したプリフォームを抜き取り、質量を測定する。実施例２では質量の規格を５００ｍｇ±５ｍｇ、成形型番号（３）では質量が規格を超過し、成形型番号（１０）では質量が規格に達していないことがわかった。そこで、パイプ直下で成形型番号（３）の成形型が停留したときに、成形型上昇機構６により前記成形型を上昇してパイプのガラス流出口に近づけたときの成形型の位置を５／１００ｍｍ低くし、成形型番号（１０）の成形型では５／１００ｍｍ高くなるよう成形装置の設定を行った。
Example 2
FIG. 5 is a schematic view partially showing another example of the preform molding apparatus of the present invention, in which (a) is a plan view and (b) is a side view.
The preform molded by each mold is extracted from the preforms arranged on the tray as in Example 1, and the mass is measured. In Example 2, the mass standard was 500 mg ± 5 mg, the mold number (3) exceeded the standard, and the mold number ( 10 ) was found not to reach the standard. Therefore, when the molding die of the molding die number (3) is stopped just below the pipe, the molding die position when the molding die is raised by the molding die raising mechanism 6 and brought close to the glass outlet of the pipe is 5 /. The molding apparatus was set to be 100 mm lower and 5/100 mm higher for the mold of mold number ( 10 ).
調整前および調整後の各成形型の判定結果を、それぞれ表３および表４に示す。 Table 3 and Table 4 show the determination results of the respective molds before and after adjustment, respectively.
次に実施例１、実施例２で作製した精密プレス成形用プリフォームを精密プレス成形してレンズ面のメニスカス形状の非球面レンズを得た。得られたレンズには偏肉は見られず、レンズ面の外縁部およびレンズ側面にレンズをホルダーに固定する際の位置決め基準面を精密プレス成形によって形成することができた。また、プリフォームの質量超過によってプレス成形型で囲まれる空間からガラスがはみ出し、プレス成形型を構成する型部材間にガラスが入り込み成形ばりになって型が壊れるようなトラブルはおきなかった。 Next, the precision press-molding preforms produced in Example 1 and Example 2 were precision press-molded to obtain a meniscus aspherical lens surface. The obtained lens was not uneven, and a positioning reference surface for fixing the lens to the holder on the outer edge of the lens surface and the lens side surface could be formed by precision press molding. Further, there was no trouble that the glass protruded from the space surrounded by the press mold due to the excess of the preform, and the glass entered between the mold members constituting the press mold to break the mold.
本発明の精密プレス成形用プリフォームの量産方法は、表面の曲率半径のばらつき、あるいは質量のばらつきを低減し、精密プレス成形によって作製する各種光学素子の生産性を高めることができる。 The mass production method of the precision press-molding preform of the present invention can reduce the variation in the curvature radius or the mass of the surface and increase the productivity of various optical elements produced by the precision press molding.
１ ターンテーブル
２ 成形型
３ パイプ
４ ノズル
５ ガラス塊
６ 成形型上昇機構
DESCRIPTION OF
Claims (3)
成形型毎に成形されたプリフォームの表面の曲率半径を評価し、所要の曲率半径範囲外になっている成形型を特定し、前記特定した成形型上において成形中のガラス表面の曲率半径を前記評価結果に基づき、成形中のガラス上面を加圧するか、前記ガラス上面の近傍に負圧を発生させて制御し、前記特定した成形型上で成形されるプリフォーム表面の曲率半径を所要の範囲内とすることを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの量産方法。 In the mass production method of precision press molding preforms, which has a step of successively receiving molten glass that continuously flows out using a plurality of molding dies and molding the molten glass into a precision press molding preform.
Evaluate the radius of curvature of the preform surface molded for each mold, identify the mold that is outside the required radius of curvature range, and determine the radius of curvature of the glass surface being molded on the specified mold. Based on the evaluation result, pressurize the upper surface of the glass during molding or generate a negative pressure in the vicinity of the upper surface of the glass to control the radius of curvature of the preform surface molded on the specified mold. A mass production method for preforms for precision press molding characterized by being within the range.
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