JP4448078B2 - Method for producing glass preform, method for producing glass molded body, and method for producing optical element - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス製光学素子を精密プレス成形で製造する際に使用するガラス製プリフォームが複数個集まって構成されるガラス製プリフォームロット、前記プリフォームの量産方法、ならびに光学素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a glass preform lot composed of a plurality of glass preforms used when producing a glass optical element by precision press molding, a mass production method of the preform, and a method of manufacturing an optical element. About.
非球面レンズなどのガラス製光学素子を高精度に製造する技術として精密プレス成形法が知られている。この方法はモールドオプティクス成形法とも呼ばれ、精密に加工した成形面を有するプレス成形型を用いて、加熱されたガラス製のプリフォームをプレス成形し、光学素子全体の形状を成形するとともに、成形面を精密にガラスに転写して光学機能面を形成する。このような方法は例えば特許文献1に開示されている。 A precision press molding method is known as a technique for manufacturing glass optical elements such as aspherical lenses with high accuracy. This method is also called a mold optics molding method, which uses a press mold having a precisely machined molding surface to press-mold a heated glass preform to mold the shape of the entire optical element. The optical function surface is formed by precisely transferring the surface to glass. Such a method is disclosed in Patent Document 1, for example.
また、上記光学素子を製造するために用いられるガラスプリフォームは、例えば、特許文献2に開示されている、熔融したガラスを流出して、所望質量の熔融ガラス塊を分離し、このガラス塊が冷却する過程でプリフォームに成形する方法により生産することができる。
近年、カメラ付き携帯電話のように撮像装置を内蔵する小型機器の需要が高まっている。このような撮像装置に組み込まれる撮像光学系は、超小型のレンズにより構成され、各レンズを精密に位置決め固定するために、位置決め基準面を備えることが好ましい。例えば、レンズ同士の間隔を精密に決めるための位置決め基準面としては、レンズ面の外周に設けた平面部を用い、レンズ同士の光軸を合わせるための位置決め基準面としては、レンズ側面を用いることができる。精密プレス成形は光学機能面を精密に形成できるだけでなく、光学機能面を含む型成形面を転写して形成する面同士の位置関係、角度をも精密に形成することができるので、位置決め基準面も型成形面を転写して形成すれば、光学機能面と位置決め基準面とを一括して形成することができる。 In recent years, there has been an increasing demand for small devices incorporating an imaging device, such as mobile phones with cameras. An image pickup optical system incorporated in such an image pickup apparatus is preferably composed of ultra-small lenses, and is preferably provided with a positioning reference surface for precisely positioning and fixing each lens. For example, as a positioning reference surface for precisely determining the distance between lenses, a flat surface provided on the outer periphery of the lens surface is used, and as a positioning reference surface for aligning the optical axes of the lenses, the lens side surface is used. Can do. Precision press molding not only allows precise formation of optical functional surfaces, but also allows precise formation of the positional relationship and angle between surfaces formed by transferring the molding surface including the optical functional surface. If the mold forming surface is transferred and formed, the optical function surface and the positioning reference surface can be formed in a lump.
このように精密プレス成形の特質を活かせば効率よく超小型の光学素子を製造することができるが、一方でプリフォームの体積を精密に管理しないと、次のような問題がおきる。 In this way, by utilizing the characteristics of precision press molding, an ultra-small optical element can be efficiently manufactured. On the other hand, if the volume of the preform is not precisely controlled, the following problems occur.
まず、プリフォームの体積がプレス成形型を型閉めした状態で形成される空間の容積よりも大きい場合、プレス成形型を構成する型部材同士の間、例えば上型と胴型の間や下型と胴型の間にはみ出し、成形バリとなって型の摺動性を損ない、生産停止の原因になったり、プレス成形型の破損の原因になったりする。 First, when the volume of the preform is larger than the volume of the space formed in a state where the press mold is closed, between the mold members constituting the press mold, for example, between the upper mold and the barrel mold or the lower mold It protrudes between the body and the body mold and becomes a molding burr, which impairs the slidability of the mold and causes production stoppage or damage to the press mold.
一方、プリフォームの体積がプレス成形型を型閉めした状態で形成される空間の容積よりも小さい場合、前記空間へのガラスの充填が不十分になり、光学機能面の面精度が低下したり、ガラスの位置決め基準面になるはずの部分が型部材に到達せず、位置決め基準面が形成されなくなったりする。 On the other hand, when the volume of the preform is smaller than the volume of the space formed with the press mold closed, the glass is insufficiently filled in the space, and the surface accuracy of the optical function surface is reduced. The portion that should become the positioning reference surface of the glass does not reach the mold member, and the positioning reference surface is not formed.
したがって、光学機能面と位置決め基準面とを一括して形成する方法を可能にするには、体積精度、すなわち質量精度が高いプリフォームの使用が望まれる。 Therefore, in order to enable a method of forming the optical function surface and the positioning reference surface in a lump, it is desired to use a preform having a high volume accuracy, that is, a mass accuracy.
前述のように、ガラス製プリフォームを生産性よく製造する方法として、熔融したガラスを流出して、所望質量の熔融ガラス塊を分離し、このガラス塊が冷却する過程でプリフォームに成形する方法がある(特許文献2)。この方法を用いてプリフォームを生産すれば、ガラスの熔融から始まって、上記光学素子を極めて高い生産性のもとに量産することができる。しかし、上述のように、プリフォームの体積を精密に管理する必要があるが、従来のガラス製プリフォームを生産方法では、プリフォームの体積に僅かなバラツキがあり、上記プレス成形方法を用いるには、必ずしもプリフォームの体積管理は充分ではなかった。 As described above, as a method for producing a glass preform with high productivity, a method in which molten glass is discharged, a molten glass lump having a desired mass is separated, and the preform is formed in the process of cooling the glass lump. (Patent Document 2). If a preform is produced using this method, the optical element can be mass-produced with extremely high productivity starting from melting of glass. However, as described above, it is necessary to precisely control the volume of the preform. However, in the conventional glass preform production method, there is a slight variation in the volume of the preform. However, the volume control of the preform was not always sufficient.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、小型の光学素子の精密プレス成形に適した、比較的軽量なプリフォームが複数集まって構成されるガラス製プリフォームロットであって、各プリフォーム間の体積のバラツキが非常に制御されたガラス製プリフォームロットを提供することを目的とする。さらに本発明は、前記各プリフォーム間の体積のバラツキが非常に制御されたプリフォームロットを熔融ガラスから生産する方法を提供することを目的とする。加えて本発明は、熔融ガラスからプリフォームの母材となるガラス成形体が複数集まったガラス成形体ロットであって、ガラス成形体間の体積のバラツキが非常に制御されたガラス成形体ロットを生産する方法、前記ガラス成形体ロットのガラス成形体からプリフォームを製造する方法、前記プリフォームロットの各プリフォームを精密プレス成形して光学素子を作製する光学素子の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is a glass preform lot configured by a plurality of relatively lightweight preforms suitable for precision press molding of a small optical element. An object of the present invention is to provide a glass preform lot in which the volume variation between the preforms is very controlled. Another object of the present invention is to provide a method for producing a preform lot from molten glass in which the volume variation between the preforms is extremely controlled. In addition, the present invention is a glass molded product lot in which a plurality of glass molded products that are preform base materials from molten glass are collected, and the glass molded product lot in which the volume variation between the glass molded products is extremely controlled. A method for producing, a method for producing a preform from a glass molded body of the glass molded body lot, and a method for manufacturing an optical element for producing an optical element by precision press molding each preform of the preform lot. Objective.
上記課題を解決するための本発明は以下の通りである。
[1]熔融ガラスを成形して精密プレス成形用のガラス製プリフォームを作製するガラス製プリフォームの製造方法において、
ノズルから流出する熔融ガラスをノズル下端に垂下させ、一定周期で垂下した熔融ガラスを落下させて熔融ガラス滴を得、
前記熔融ガラス滴が冷却する過程でプリフォームに成形するとともに、
前記熔融ガラスの落下を、少なくともノズル下端に垂下する熔融ガラスおよび熔融ガラスが落下する経路全体のノズル側1/3〜1/2の空間の周囲をカバーで覆った状態で、かつカバーの上部を塞いだ状態で行うことを特徴とするガラス製プリフォームの製造方法。
[2]落下した熔融ガラスを受ける面とノズル下端の距離を一定にして、一定周期で前記熔融ガラスの落下を行う[1]に記載のガラス製プリフォームの製造方法。
[3]前記カバーを絶縁体で構成するとともに、カバーの周囲に配置した高周波コイルに高周波電流を流して、ノズルを高周波誘導加熱する[1]または[2]に記載のガラス製プリフォームの製造方法。
[4]20質量%超のSiO2を含むガラスからなるプリフォームを成形することを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載のガラス製プリフォームの製造方法。
[5]ガラス製プリフォームに成形する工程を繰り返して、複数のガラス製プリフォームからなるガラス製プリフォームロットを生産する、[1]〜[4]のいずれかに記載のガラス製プリフォームの製造方法。
[6]熔融ガラスを成形してガラス成形体を作製するガラス成形体の製造方法において、
ノズルから流出する熔融ガラスをノズル下端に垂下させ、一定周期で垂下した熔融ガラスを落下させて熔融ガラス滴を得、
前記熔融ガラス滴が冷却する過程でガラス成形体に成形するとともに、
前記熔融ガラスの落下を、少なくともノズル下端に垂下する熔融ガラスおよび熔融ガラスが落下する経路全体のノズル側1/3〜1/2の空間の周囲をカバーで覆った状態で、かつカバーの上部を塞いだ状態で行うことを特徴とするガラス成形体の製造方法。
[7]前記カバーを絶縁体で構成するとともに、カバーの周囲に配置した高周波コイルに高周波電流を流して、ノズルを高周波誘導加熱する[6]に記載のガラス成形体の製造方法。
[8]ガラス成形体に成形する工程を繰り返して、複数のガラス成形体からなるガラス成形体ロットを生産する、[6]または[7]に記載のガラス成形体の製造方法。
[9][6]または[7]に記載の方法でガラス成形体を作製し、前記ガラス成形体の表面を研磨して精密プレス成形に供するガラス製プリフォームを得ることを含む、ガラス製プリフォームの製造方法。
[10]ガラス成形体の表面を研磨する工程を繰り返して、複数のガラス製プリフォームからなるガラス製プリフォームロットを生産する、[9]に記載のガラス製プリフォームの製造方法。
[11][5]または[10]に記載の製造方法でプリフォームロットを生産し、生産したプリフォームロットの中からプリフォームを取り出し、加熱、精密プレス成形する光学素子の生産方法。
[12]上型、下型、スリーブ型を備えたプレス成形型を使用し、上型、下型、スリーブ型の各成形面をガラスに転写するとともに、上型成形面を転写して形成した面とスリーブ型成形面を転写して形成した面のなす稜および/または下型成形面を転写して形成した面とスリーブ型成形面を転写して形成した面のなす稜を自由表面にする精密プレス成形を行うことを特徴とする[11]に記載の光学素子の生産方法。
The present invention for solving the above problems is as follows.
[ 1 ] In a method for manufacturing a glass preform for forming a glass preform for precision press molding by molding molten glass,
The molten glass flowing out from the nozzle is suspended at the lower end of the nozzle, and the molten glass suspended at a certain period is dropped to obtain a molten glass droplet,
While forming the preform in the process of cooling the molten glass droplets,
The molten glass is dropped at least at the lower end of the nozzle and the space around the nozzle side 1/3 to 1/2 of the entire path where the molten glass falls is covered with a cover , and the upper part of the cover is covered. A method for producing a glass preform, which is performed in a closed state .
[ 2 ] The method for producing a glass preform according to [ 1 ], wherein the molten glass is dropped at a constant cycle with a distance between a surface receiving the molten glass and the lower end of the nozzle being constant.
[ 3 ] Manufacturing the glass preform according to [ 1 ] or [ 2 ], in which the cover is made of an insulator, and a high-frequency current is passed through a high-frequency coil arranged around the cover to inductively heat the nozzle. Method.
[ 4 ] The method for producing a glass preform according to any one of [ 1 ] to [ 3 ], wherein a preform made of glass containing SiO 2 in excess of 20% by mass is formed.
[ 5 ] The glass preform according to any one of [ 1 ] to [ 4 ], wherein a glass preform lot comprising a plurality of glass preforms is produced by repeating the step of forming the glass preform. Production method.
[ 6 ] In a method for producing a glass molded body in which molten glass is molded to produce a glass molded body,
The molten glass flowing out from the nozzle is suspended at the lower end of the nozzle, and the molten glass suspended at a certain period is dropped to obtain a molten glass droplet,
While forming the glass molded body in the process of cooling the molten glass droplets,
The molten glass is dropped at least at the lower end of the nozzle and the space around the nozzle side 1/3 to 1/2 of the entire path where the molten glass falls is covered with a cover , and the upper part of the cover is covered. A method for producing a glass molded body, which is performed in a closed state .
[ 7 ] The method for manufacturing a glass molded body according to [6], wherein the cover is made of an insulator, and a high-frequency current is passed through a high-frequency coil arranged around the cover to heat the nozzle by high-frequency induction.
[ 8 ] The method for producing a glass molded body according to [ 6 ] or [7] , wherein the step of molding the glass molded body is repeated to produce a glass molded body lot composed of a plurality of glass molded bodies.
[ 9 ] A glass preform comprising: producing a glass molded article by the method according to [ 6 ] or [7] ; and polishing the surface of the glass molded article to obtain a glass preform used for precision press molding. Reform manufacturing method.
[ 10 ] The method for producing a glass preform according to [ 9 ], wherein the step of polishing the surface of the glass molded body is repeated to produce a glass preform lot composed of a plurality of glass preforms.
[ 11 ] A method for producing an optical element in which a preform lot is produced by the production method described in [ 5 ] or [ 10 ], the preform is taken out from the produced preform lot, and heated and precision press-molded.
[ 12 ] Using a press mold having an upper mold, a lower mold, and a sleeve mold, each molding surface of the upper mold, the lower mold, and the sleeve mold was transferred to glass, and the upper mold molding surface was transferred to form. The ridge formed by the surface formed by transferring the surface and the sleeve mold forming surface and / or the ridge formed by the surface formed by transferring the lower mold forming surface and the surface formed by transferring the sleeve mold forming surface is a free surface. [ 11 ] The method for producing an optical element according to [ 11 ], wherein precision press molding is performed.
本発明によれば、小型光学素子の精密プレス成形による製造に適した軽量かつ質量ばらつきの小さいガラス製プリフォームロットを提供することができる。また、質量バラツキが小さいので、ロットを構成するプリフォームの平均質量とガラスの比重から定まるガラスの体積に基づき、型閉めしたときのプレス成形型内の容積を定めることにより、前記容積内にガラスを十分充填するとともに、プレス成形型を構成する部材間のクリアランスに過剰なガラスが進入して成形バリになるのを防止することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the glass preform lot suitable for manufacture by the precision press molding of a small optical element and a small mass variation can be provided. In addition, since the variation in mass is small, the volume in the press mold when the mold is closed is determined based on the volume of the glass determined from the average mass of the preforms constituting the lot and the specific gravity of the glass. In addition, it is possible to prevent excessive glass from entering the clearance between the members constituting the press mold and forming molding burrs.
本発明によれば、小型光学素子の精密プレス成形による製造に適した軽量かつ質量ばらつきの小さいガラス製プリフォームを量産することができる。特にSiO2を20質量%超含むガラスのように、ノズル下端からの熔融ガラスの落下時にノズルと落下するガラスの間に糸状の細長いくびれが生じるガラスでも質量バラツキの小さいプリフォームを製造することができる。 According to the present invention, it is possible to mass-produce a glass preform that is lightweight and has a small mass variation that is suitable for manufacturing a small optical element by precision press molding. It is possible to produce a preform having a small mass variation even in a glass in which a thread-like narrow neck is formed between the nozzle and the falling glass when the molten glass falls from the lower end of the nozzle, such as glass containing more than 20% by mass of SiO 2 it can.
本発明によれば、研磨によって精密プレス成形用のガラス製プリフォームに仕上げられる質量バラツキの小さいガラス成形体を量産するための方法を提供することができる。さらに前記ガラス成形体を研磨することにより質量バラツキの小さいガラス製プリフォームを量産することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the method for mass-producing the glass molded object with a small mass variation finished to the glass preform for precision press molding by grinding | polishing can be provided. Further, by polishing the glass molded body, a glass preform with small mass variation can be mass-produced.
本発明によれば、上記質量バラツキの小さいプリフォームを使用して効率よく、光学素子、特に小型、あるいは小型で型転写面からなる位置決め基準面を有する光学素子を製造することができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently manufacture an optical element, particularly an optical element having a positioning reference surface composed of a mold transfer surface with a small size or a small size, using the preform with small mass variation.
カメラ付き携帯電話のように撮像装置を内蔵する小型機器に組み込まれる小型光学素子は、前述のように精密プレス成形により一緒に形成される光学機能面と位置決め基準面を備えることが好ましい。このような光学素子を精密プレス成形する際、ガラス製プリフォームの体積を精密に管理しなければならないことは前述のとおりである。 As described above, it is preferable that a small optical element incorporated in a small device incorporating an image pickup device such as a camera-equipped mobile phone includes an optical functional surface and a positioning reference surface formed together by precision press molding. As described above, when such an optical element is precision press-molded, the volume of the glass preform must be precisely controlled.
上記光学素子成形用のプリフォームとしては、質量が30mg以下のものが適している。そして、精密プレス成形で光学素子の光学機能面および位置決め基準面を一緒に形成する際に使用するプリフォームには±0.3%以内の質量公差が求められる。 As the optical element molding preform, one having a mass of 30 mg or less is suitable. A mass tolerance within ± 0.3% is required for the preform used when the optical functional surface and the positioning reference surface of the optical element are formed together by precision press molding.
上記プリフォームの製造には、熔融ガラスを流出して目的質量の熔融ガラス滴を分離する方法が高い生産性が得られるので適している。具体的には、ノズル内を流下した熔融ガラスをノズル流出口から滴下し、得られたガラス滴をプリフォームに形成する方法が適している。ガラス滴の質量は、ノズル流出口に垂下するガラスに作用する下向きの加速度、ノズル下端の外径、熔融ガラスの表面張力などによって決まる。したがって、これらの条件を一定にすれば、一定質量のガラス滴を滴下し続けることが可能になる。 For the production of the preform, a method of flowing out molten glass and separating molten glass droplets of a target mass is suitable because high productivity is obtained. Specifically, a method of dropping the molten glass flowing down through the nozzle from the nozzle outlet and forming the obtained glass droplet on a preform is suitable. The mass of the glass droplet is determined by the downward acceleration acting on the glass hanging from the nozzle outlet, the outer diameter of the lower end of the nozzle, the surface tension of the molten glass, and the like. Therefore, if these conditions are made constant, it becomes possible to continue dropping glass drops having a constant mass.
しかし、目的とするプリフォーム質量に対する質量公差の割合を小さくしようとすると、上記諸条件を一定に維持するだけでは質量のバラツキを抑えることが難しくなる。ノズル流出口からガラス滴が滴下する様子を高速度カメラで撮影すると、まず、垂下する熔融ガラスと流出口から流出しようとする熔融ガラスの間にくびれが生じ、次第にくびれが細く長く延びながらガラスの下端部が下降していく。このくびれが糸状に細く長く延びきったときに糸状部分でガラスがちぎれ、ちぎれた箇所よりも上のガラスは表面張力によってノズル流出口近くまで戻り、ノズル流出口に垂下するガラスとなる。一方、ちぎれた箇所よりも下のガラスは分離したガラス滴に取り込まれる。 However, if it is attempted to reduce the ratio of the mass tolerance to the target preform mass, it is difficult to suppress the mass variation only by maintaining the above-mentioned conditions constant. When a high-speed camera is used to shoot a glass drop dripping from the nozzle outlet, first, a constriction occurs between the molten glass that hangs down and the molten glass that is about to flow out of the outlet, and the constriction gradually narrows and extends longer. The lower end is lowered. When the constriction is thin and long, the glass is torn at the thread-like portion, and the glass above the torn portion returns to the vicinity of the nozzle outlet due to surface tension, and becomes glass that hangs down to the nozzle outlet. On the other hand, the glass below the broken portion is taken into the separated glass droplets.
さらによく観察すると、ガラスの滴下ごとにちぎれる位置が変動していることがわかった。ちぎれる位置が高くなると、糸状部分のうちガラス滴に取り込まれる量が多くなり、ガラス滴の質量が僅かに増加し、ちぎれる位置が低くなると、糸状部分のうちガラス滴に取り込まれる量が少なくなり、ガラス滴の質量が僅かに減少する。この質量変動が質量公差を大きくすることが判明した。 When observed more closely, it was found that the tearing position fluctuated each time the glass was dropped. When the tearing position becomes higher, the amount taken into the glass drop in the thread-like part increases, the mass of the glass drop slightly increases, and when the tearing position becomes lower, the amount taken into the glass drop among the thread-like part decreases, The glass drop mass is slightly reduced. This mass variation has been found to increase mass tolerances.
さらに詳細に分析したところ、糸状部分が長いと、ちぎれる位置が変動しやすく、結果としてガラス滴の質量変動が大きくなりやすいこと、糸状部分が短い状態でちぎれる場合は、ガラス滴の質量変動が小さいことが判った。そして、ガラス流出時の失透を防止する条件下では、糸状部分が長いか短いかはガラスによって決まることも判った。 As a result of further detailed analysis, if the filamentous part is long, the tearing position tends to fluctuate, and as a result, the mass fluctuation of the glass droplet tends to be large.If the filamentous part is broken in a short state, the mass fluctuation of the glass drop is small. I found out. It was also found that the glass determines whether the filamentous portion is long or short under the condition of preventing devitrification when the glass flows out.
これらの結果から、糸状部分のちぎれる位置が毎回一定になれば、得られるガラス滴の質量バラツキを小さくすることができることがわかる。上記位置の変動は、雰囲気による外乱が主な要因となっておきる。高温の熔融ガラスをノズルから流出しているので、ノズルとノズルに熔融ガラスを導くパイプの周りの雰囲気は加熱され、ノズル周辺では雰囲気の対流がおきる。また、熔融ガラス滴を成形する成形型をノズル下方に次々と動かすので、成形装置の動作によっても雰囲気が乱される。このようなことが糸状部分のちぎれる位置をばらつかせる。 From these results, it can be seen that if the position where the thread-like portion breaks is constant each time, the variation in the mass of the glass drops obtained can be reduced. The fluctuation of the position is mainly caused by disturbance due to the atmosphere. Since the high-temperature molten glass flows out of the nozzle, the atmosphere around the nozzle and the pipe that leads the molten glass to the nozzle is heated, and convection of the atmosphere occurs around the nozzle. Moreover, since the shaping | molding die which shape | molds a molten glass drop is moved one after another below a nozzle, atmosphere is disturbed also by operation | movement of a shaping | molding apparatus. Such a thing disperses the position where the thread-like portion breaks.
本発明は、上記現象を詳細に考察し、雰囲気による外乱を低減する手段を採用することで、はじめて実現されたものである。 The present invention has been realized for the first time by considering the above phenomenon in detail and adopting means for reducing the disturbance due to the atmosphere.
本発明のガラス製プリフォームロットは、光学素子の精密プレス成形に供する複数のガラス製プリフォームからなるガラス製プリフォームロットにおいて、球状のプリフォームで構成された平均質量が30mg以下、前記質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内のガラス製プリフォームロットである。 The glass preform lot of the present invention is a glass preform lot composed of a plurality of glass preforms used for precision press molding of optical elements. The average mass composed of spherical preforms is 30 mg or less, relative to the mass This is a glass preform lot having a mass tolerance within ± 0.3%.
先に説明したように、モバイル機器内蔵の小型光学素子等に使用されるプリフォームには、軽量かつ高い質量精度が求められる。小型光学素子をアライメントして撮像光学系を組み立てる際、複数の小型光学素子の光軸を精密に一致させるとともに各素子間の距離、撮像素子との距離が正確に保たれるように各素子を位置決め固定するためのホルダーを使用すると組立て作業が容易になる。上記ホルダーに各素子をはめ込めば位置決め調整をしなくても、正確なアライメントならびに組立てが可能となる。そのためには、光学素子に光学機能面とともに少なくとも2つの位置決め基準面を精密プレス成形で一括して形成することが望まれる。このような精密プレス成形では、プレス成形型で囲まれたキャビティと呼ばれる空間にガラスを過不足なく充填する必要がある。プリフォームの体積が少しでも過剰だと、プレス成形時にガラスがプレス成形型を構成する型部材間のクリアランス部に進入して成形バリとなり、精密プレス成形工程を停止させてしまったり、成形バリが成形品や型成形面を傷つけてしまうおそれがある。逆にプリフォームの体積が少しでも不足すると、ガラスがキャビティ内に充填不足となり、光学機能面や位置決め基準面の転写不足がおき、所要の目的を達成することができない。このような問題は目的とする光学素子が小さいほど、顕著になりやすい。
そこで、本発明は上記構成によって上述の問題を解決した。
As described above, a preform used for a small optical element or the like built in a mobile device is required to be lightweight and have high mass accuracy. When assembling an imaging optical system by aligning small optical elements, the optical axes of a plurality of small optical elements are precisely aligned, and the distance between each element and the distance from the imaging element are accurately maintained. When a holder for positioning and fixing is used, assembly work is facilitated. If each element is fitted in the holder, accurate alignment and assembly can be performed without adjusting positioning. For this purpose, it is desired to form at least two positioning reference surfaces on the optical element together with the optical functional surface by precision press molding. In such precision press molding, it is necessary to fill a space called a cavity surrounded by a press mold without excess or deficiency. If the volume of the preform is too small, the glass will enter the clearance between the mold members that make up the press mold during press molding, forming a molding burr, and stopping the precision press molding process. There is a risk of damaging the molded product or the molding surface. On the other hand, if the volume of the preform is insufficient, the glass is insufficiently filled in the cavity, resulting in insufficient transfer of the optical function surface and the positioning reference surface, and the desired purpose cannot be achieved. Such a problem is likely to become more prominent as the target optical element is smaller.
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems by the above configuration.
ここでプリフォームロットとは、同種のガラスからなり、形状、質量ともに揃った複数個のプリフォームの集合を意味する。例えば、所定の光学素子を量産する場合、必要な個数のプリフォームからなるプリフォームロットを用意し、前記ロットからプリフォームを取り出して、同一形状のプレス成形型を使用して精密プレス成形することにより、同一形状の光学素子を量産することができる。このとき、プレス成形型を複数セット使用してもよいし、一つのプレス成形型セットを使用して次々とプリフォームを精密プレス成形してもよい。プリフォームロットは複数のプリフォームロットにより構成されると考えることもできる。例えば、1000個のプリフォームから構成されるロットについては、100個のプリフォームから構成される10のロットにより構成されると考えることもできるし、10個のプリフォームから構成される100のロットにより構成されると考えることもできる。本発明の好ましい態様においてロットを構成するプリフォームの個数は1000個以上、より好ましくは2000個以上、さらに好ましくは5000個以上である。個数の上限は、光学素子の必要個数により決めればよい。 Here, the preform lot means a set of a plurality of preforms made of the same kind of glass and having the same shape and mass. For example, when mass-producing a predetermined optical element, prepare a preform lot consisting of a required number of preforms, take out the preform from the lot, and perform precision press molding using a press mold of the same shape Thus, optical elements having the same shape can be mass-produced. At this time, a plurality of sets of press molds may be used, or the preforms may be precision press molded one after another using one press mold set. A preform lot can be considered to be composed of a plurality of preform lots. For example, a lot composed of 1000 preforms can be considered to be composed of 10 lots composed of 100 preforms, or 100 lots composed of 10 preforms. It can be considered that it is constituted by. In a preferred embodiment of the present invention, the number of preforms constituting a lot is 1000 or more, more preferably 2000 or more, and further preferably 5000 or more. The upper limit of the number may be determined by the required number of optical elements.
尚、あるプリフォームロットが、プリフォームロットを構成するプリフォームの平均質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内であるかは、500個のプリフォームからなるプリフォームロットにより検証することができる。プリフォームロットが、500個のプリフォームからなる場合、前記平均質量に対する質量公差の割合は、好ましくは±0.26%以内、より好ましくは±0.25%以内である。また、プリフォームロットを構成するプリフォームの数が500個以上であっても、平均質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内であることが好ましく、上記のように、好ましくは1000個以上、より好ましくは2000個以上、さらに好ましくは5000個以上であっても、平均質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内であることが好ましい。 Whether a preform lot has a mass tolerance ratio within ± 0.3% of the average mass of the preforms constituting the preform lot should be verified by a preform lot consisting of 500 preforms. Can do. When the preform lot is composed of 500 preforms, the ratio of the mass tolerance to the average mass is preferably within ± 0.26%, more preferably within ± 0.25%. Further, even if the number of preforms constituting the preform lot is 500 or more, the ratio of the mass tolerance to the average mass is preferably within ± 0.3%, and preferably 1000 pieces as described above. As described above, even when the number is 2000 or more, and more preferably 5000 or more, the ratio of the mass tolerance to the average mass is preferably within ± 0.3%.
本発明の好ましい態様は、精密プレス成形時にプレス成形型の成形面を転写して形成する面と自由表面からなる表面を有する光学素子を精密プレス成形するためのプリフォームからなるガラス製プリフォームロットである。 A preferred embodiment of the present invention is a glass preform lot comprising a preform for precision press molding an optical element having a surface formed by transferring a molding surface of a press mold during precision press molding and a free surface. It is.
本発明のプリフォームによって作られる光学素子は、光学機能面のほかに位置決め基準面を有する。例えば、レンズの位置決め基準面はレンズ同士の間隔を決めるための基準面とレンズの光軸同士を正確に一致させるための基準面とする。これら基準面をホルダーに当接させることにより、各レンズを正確にアライメントすることができる。レンズを例にとると、各レンズ面の周りを取り囲むように鍔状の平坦部を形成し、レンズ2面の2つの鍔状平坦部が互いに平行になるようにする。前記一方の鍔状平坦部を位置決め基準面とし、ホルダーに当接する。他方の鍔状平坦面には前記当接した状態を維持するための圧力を加え、レンズをホルダーに固定する。このようなレンズで2つの鍔状平坦部間の距離(コバ厚という。)は成形時にレンズが破損することなく、かつホルダーに固定する際にレンズが破損することのない範囲で短く(コバ厚を薄く)することが望ましい。このようなレンズは、2つの鍔状平坦部間の側面、すなわちコバと呼ばれる部分を第2の位置決め基準面とする。第2の位置決め基準面はレンズの光軸を合わせるための基準面である。したがって、コバは精密プレス成形時にプレス成形型成形面を転写した面とする。コバに転写するプレス成形型部材はスリーブ型あるいは胴型と呼ばれる部材である。小型光学素子を成形するときに使用するスリーブ型は内部の上下型を挿入する細長い貫通孔を備える。この貫通孔内面の一部がコバに転写される成形面となる。上下型成形面にはガラスの離型性を向上させる離型膜を設けるがスリーブ型の貫通孔内面に均一な厚みの離型膜を設けることは困難であるため、コバに転写される部分には離型膜は形成されていない。したがって、プレス成形時にガラスがスリーブ型貫通孔内面に融着しないようにするには、コバの面積をガラスが破損しない範囲で小さくし、ガラスとスリーブ型の接触面積を必要最小限にすればよい。 The optical element made by the preform of the present invention has a positioning reference surface in addition to the optical functional surface. For example, the lens positioning reference surface is a reference surface for determining the distance between the lenses and a reference surface for accurately matching the optical axes of the lenses. By bringing these reference surfaces into contact with the holder, each lens can be accurately aligned. Taking a lens as an example, a bowl-shaped flat portion is formed so as to surround each lens surface, and the two bowl-shaped flat portions of the two lens surfaces are parallel to each other. The one hook-shaped flat portion is used as a positioning reference surface and is in contact with the holder. A pressure for maintaining the abutted state is applied to the other bowl-shaped flat surface to fix the lens to the holder. In such a lens, the distance between the two bowl-shaped flat portions (referred to as edge thickness) is as short as possible without causing damage to the lens during molding and without causing damage to the lens when fixed to the holder. It is desirable to reduce the thickness. In such a lens, a side surface between the two bowl-shaped flat portions, that is, a portion called an edge is used as a second positioning reference surface. The second positioning reference surface is a reference surface for aligning the optical axis of the lens. Therefore, the edge is a surface to which a press mold forming surface is transferred during precision press molding. The press mold member transferred to the edge is a member called a sleeve mold or a barrel mold. A sleeve mold used when molding a small optical element has an elongated through hole into which an upper and lower molds are inserted. A part of the inner surface of the through hole becomes a molding surface transferred to the edge. A mold release film that improves the mold releasability of the glass is provided on the upper and lower mold surfaces, but it is difficult to provide a mold release film with a uniform thickness on the inner surface of the through hole of the sleeve mold. No release film is formed. Therefore, in order to prevent the glass from fusing to the inner surface of the sleeve mold through-hole at the time of press molding, it is only necessary to reduce the area of the edge as long as the glass is not damaged and to minimize the contact area between the glass and the sleeve mold. .
このような理由により、コバ厚は薄くするが、コバ厚が薄いレンズを精密プレス成形する際、ガラスはレンズ面となる部分から充填され、次第にスリーブ型方向に押し広げられる。このとき、2つの鍔状平坦部を転写成形する上型成形面と下型成形面の間の空間の容積が小さいため、プリフォームを構成するガラスの量が僅かでも過剰だとガラスは前記空間からはみ出して成形バリが生じ、前記ガラスの量が僅かでも少ないと、プレスしてもガラスがスリーブ型に到達せず、位置決め基準面となるコバが形成されなくなってしまう。 For this reason, the edge thickness is reduced, but when a lens having a thin edge thickness is precision press-molded, the glass is filled from the portion that becomes the lens surface and gradually spreads in the sleeve mold direction. At this time, since the volume of the space between the upper mold forming surface and the lower mold forming surface for transferring and molding the two bowl-shaped flat portions is small, if the amount of the glass constituting the preform is too small, If the amount of the glass is small or small, the glass does not reach the sleeve mold even when pressed, and the edge serving as the positioning reference surface is not formed.
つまり、上記光学素子を成形するためのプリフォームでは30mg以下の質量のうち、過不足が許容されるのは±0.3%以内の範囲である。
したがって、本発明では、ロットを構成するプリフォームの平均質量を30mg以下、好ましくは28mg以下、より好ましくは1〜26mgとし、質量公差を±0.3%以内、好ましくは±0.28%以内、より好ましくは±0.26%以内とする。
That is, in the preform for molding the optical element, over and short of a mass of 30 mg or less is allowed within a range of ± 0.3%.
Therefore, in the present invention, the average mass of the preforms constituting the lot is 30 mg or less, preferably 28 mg or less, more preferably 1 to 26 mg, and the mass tolerance is within ± 0.3%, preferably within ± 0.28%. More preferably, it is within ± 0.26%.
本発明は比較的屈折率が低く、SiO2の量が20質量%を超えるガラスからなるプリフォームロットやガラス成形体ロット、およびそれらの製法に適している。このようなガラスは小型光学素子の中でも特に小型の光学素子として有効であるため、質量が30mg以下とする。上記ガラスとしては、屈折率(nd)が1.65のものが好ましく、1.60以下のものがより好ましい。 The present invention is suitable for preform lots and glass molded body lots made of glass having a relatively low refractive index and SiO 2 content exceeding 20% by mass, and methods for producing them. Since such glass is particularly effective as a small optical element among small optical elements, the mass is set to 30 mg or less. The glass preferably has a refractive index (nd) of 1.65, more preferably 1.60 or less.
ここで、平均質量とは各プリフォームの質量から算定される相加平均値(Mav)である。また、質量公差とは、ロットを構成するプリフォーム中、質量が最大のプリフォームの質量(Mmaxという。)と質量が最小のプリフォームの質量(Mminという。)から、±(Mmax− Mmin)/2Mavという式により算定される値である。ロットを構成するプリフォームの個数が多い場合は、前記ロットから無作為に所定の数のプリフォームを抽出し、抽出したプリフォームを用いてMav、Mmax、Mminを求めてもよい。 Here, the average mass is an arithmetic average value (Mav) calculated from the mass of each preform. The mass tolerance is ± (Mmax−Mmin) from the mass of the preform having the largest mass (referred to as Mmax) and the mass of the preform having the smallest mass (referred to as Mmin) in the preforms constituting the lot. This is a value calculated by the formula / 2Mav. When the number of preforms constituting a lot is large, a predetermined number of preforms may be randomly extracted from the lot, and Mav, Mmax, and Mmin may be obtained using the extracted preforms.
次にガラス製プリフォームの製造方法について説明する。本発明のガラス製プリフォームの製造方法は、熔融ガラスを成形して精密プレス成形用のガラス製プリフォームを作製するガラス製プリフォームの製造方法において、
ノズル下端にノズルから流出する熔融ガラスを垂下させ、一定周期で垂下した熔融ガラスを落下させて熔融ガラス滴を得、
前記熔融ガラス滴が冷却する過程でプリフォームに成形するとともに、
少なくともノズル下端に垂下する熔融ガラスの周囲をカバーで覆った状態で、前記熔融ガラスの落下を行うことを特徴とするガラス製プリフォームの製造方法である。
Next, a method for producing a glass preform will be described. The method for producing a glass preform of the present invention is a method for producing a glass preform for producing a glass preform for precision press molding by molding molten glass.
The molten glass flowing out from the nozzle is dropped at the lower end of the nozzle, and the molten glass dropped at a certain period is dropped to obtain a molten glass drop
While forming the preform in the process of cooling the molten glass droplets,
The method for producing a glass preform is characterized in that the molten glass is dropped in a state where at least the periphery of the molten glass hanging from the lower end of the nozzle is covered with a cover.
まず、ガラス原料を加熱、熔融し、清澄、均質化して得られた熔融ガラスをパイプを用いて、パイプ下端のノズルへと導く。熔融ガラスはノズル下端のガラス流出口から流出するが、単位時間あたりのガラス流出量が一定になるようにパイプおよびノズルの温度を制御する。 First, molten glass obtained by heating, melting, clarifying and homogenizing a glass raw material is guided to a nozzle at the lower end of the pipe using a pipe. Although the molten glass flows out from the glass outlet at the lower end of the nozzle, the temperature of the pipe and the nozzle is controlled so that the amount of glass flowing out per unit time becomes constant.
ガラス流出口から流出した熔融ガラスは表面張力によりノズル下端に垂下する。ノズル下端に熔融ガラスが留まろうとする力よりも垂下するガラスに働く下向きの力が強くなったときにノズル下端から熔融ガラスが落下する。ここで、単位時間あたりのガラス流出量を一定にしているので、熔融ガラスの落下は一定の周期でおきる。落下する熔融ガラスの質量は、質量で表した単位時間あたりのガラス流出量に前記周期を乗じたものとなる。 The molten glass that has flowed out of the glass outlet port hangs down to the lower end of the nozzle due to surface tension. The molten glass falls from the lower end of the nozzle when the downward force acting on the glass that is drooping becomes stronger than the force at which the molten glass stays at the lower end of the nozzle. Here, since the glass outflow per unit time is made constant, the fall of the molten glass occurs at a constant cycle. The mass of the molten glass falling is obtained by multiplying the glass outflow amount per unit time represented by mass by the above period.
ここで熔融ガラスの落下とは熔融ガラス滴の滴下と熔融ガラスの下端が熔融ガラスを受ける受け面に達した後に前記糸状部分がちぎれるような場合も含むものとする。
そして、ノズル下端に垂下する熔融ガラスの周囲をカバーで覆った状態で前記落下を行う。カバーは熔融ガラスの落下を妨げないように前記落下時の経路を遮らないようにする。そして、ノズル下端において前述した対流による上昇気流を弱めるため、カバー上部を塞ぐ。このような構成により、熔融ガラスのちぎれる位置を安定化することができ、ガラス滴の質量バラツキを小さくすることができる。
Here, the dropping of the molten glass includes the dropping of the molten glass drop and the case where the thread-like portion is broken after the lower end of the molten glass reaches the receiving surface for receiving the molten glass.
And the said fall is performed in the state which covered the circumference | surroundings of the molten glass hanging on the nozzle lower end with the cover. The cover does not obstruct the path of the fall so as not to prevent the fall of the molten glass. And in order to weaken the upward airflow by the convection mentioned above in the nozzle lower end, the cover upper part is closed. With such a configuration, it is possible to stabilize the position where the molten glass breaks, and to reduce the mass variation of the glass droplets.
なお、ガラス滴とは滴下によって得られた熔融ガラス塊に加え、熔融ガラスの下端が熔融ガラスを受ける受け面に達した後に前記糸状部分がちぎれることによって得られる熔融ガラス塊も含むものとする。 In addition to the molten glass lump obtained by dripping, the glass drop includes a molten glass lump obtained by tearing off the filamentous portion after the lower end of the molten glass reaches the receiving surface for receiving the molten glass.
ところで、糸状部分の長短を決める主要因はガラス中のSiO2の含有量であり、SiO2の量があるレベルよりも多いと糸状部分が長くなり、少ないと糸状部分が短くなる。したがって、SiO2の含有量が多いガラスほど、より大きな効果を得ることができる。 By the way, the main factor that determines the length of the thread-like portion is the content of SiO 2 in the glass. When the amount of SiO 2 exceeds a certain level, the thread-like portion becomes longer, and when it is less, the thread-like portion becomes shorter. Therefore, the larger the SiO 2 content, the greater the effect.
糸状部分が長いガラスでは、熔融ガラスの下端が受け面に到達する際の衝撃により、糸状部分がちぎれる。したがって、落下した熔融ガラスを受ける面とノズル下端の距離を一定にして、一定周期で前記熔融ガラスの落下を行うことが好ましい。このような構成により、糸状部分の長さ、糸状部分を分離する衝撃が発生するタイミングを毎回の落下毎に安定化することができ、ガラス滴の質量バラツキを小さくすることができる。 In a glass having a long thread-like part, the thread-like part is broken by an impact when the lower end of the molten glass reaches the receiving surface. Therefore, it is preferable that the molten glass is dropped at a constant period with the distance between the surface receiving the molten glass and the lower end of the nozzle being constant. With such a configuration, it is possible to stabilize the length of the thread-like part and the timing at which an impact for separating the thread-like part is generated every time it is dropped, and the mass variation of the glass droplets can be reduced.
なお、カバーの下端は受け面からノズル下端までの距離の0.2〜0.8倍の高さにすることが望ましく、0.3〜0.7倍の高さにすることかより望ましい。 The lower end of the cover is preferably 0.2 to 0.8 times the distance from the receiving surface to the lower end of the nozzle, and more preferably 0.3 to 0.7 times higher.
カバーの口径は、大きすぎると作業性が低下し、カバー内の雰囲気を安定化しにくくなり、小さすぎるとカバーに流出する熔融ガラスが付着し、あるいは、ノズルやパイプなどと接触してしまう場合がある。また、後述するノズル下端に垂下する熔融ガラスに風圧を加えて落下を促す方法の場合、口径が小さすぎると、ノズルまわりで安定した気流を作り出すことが難しくなる。従って、上記点に配慮しつつカバーの口径は、質量公差が小さくなるように、適宜設定することができる。 If the diameter of the cover is too large, the workability will deteriorate and it will be difficult to stabilize the atmosphere in the cover, and if it is too small, molten glass that flows out to the cover may adhere, or it may come into contact with nozzles or pipes. is there. Moreover, in the method of applying a wind pressure to the molten glass drooping to the lower end of the nozzle, which will be described later, to promote the drop, if the aperture is too small, it becomes difficult to create a stable airflow around the nozzle. Therefore, the aperture of the cover can be appropriately set so that the mass tolerance is reduced while considering the above points.
前記カバーはノズル下端に垂下する熔融ガラスの冷却スピードを遅くする働きをする。すなわち、カバーによって垂下する熔融ガラスが保温され、ガラスの粘度上昇スピードが遅くなり、糸状部分の粘度を分離に適した範囲に保ち、ガラス滴の粘度もガラスの球状化に適した範囲にすることができる。 The cover serves to slow down the cooling speed of the molten glass depending on the lower end of the nozzle. In other words, the molten glass hanging down by the cover is kept warm, the viscosity increase speed of the glass is slowed, the viscosity of the filamentous portion is kept in a range suitable for separation, and the viscosity of the glass droplet is also in a range suitable for spheroidizing the glass. Can do.
なお、カバーを絶縁体で構成するとともに、カバーの周囲に高周波コイルを配置して高周波電流を流し、ノズルを高周波誘導加熱することが好ましい。このような構成により、カバーを誘導加熱することなく、白金あるいは白金合金製のノズルを誘導加熱することができ、ガラスを失透させず、しかも所望の流出量が維持されるようにノズルの温度を制御することができる。 It is preferable that the cover is made of an insulator, a high frequency coil is arranged around the cover, a high frequency current is passed, and the nozzle is heated by high frequency induction. With such a configuration, a nozzle made of platinum or a platinum alloy can be induction-heated without induction heating of the cover, and the temperature of the nozzle is maintained so that the desired outflow amount is maintained without devitrifying the glass. Can be controlled.
次に本発明の適用はガラスの種類に限定されないが、特に有効なガラスがあるので、そのガラスについて説明する。以下、特記しない限り、ガラス成分の含有量は質量%表示で示す。 Next, the application of the present invention is not limited to the type of glass, but there is a particularly effective glass, and the glass will be described. Hereinafter, unless otherwise specified, the content of the glass component is indicated by mass%.
前述のように、熔融ガラスの糸状部分の長さはガラス中のSiO2量により定まる。SiO2量が20%を超えると糸状部分が長くなり、雰囲気による外乱で分離位置がばらつきやすくなる。したがって、本発明のガラス製プリフォームの製造方法は、SiO2量が20%超のガラスに特に有効である。SiO2の量の好ましい量は21%以上、より好ましい量は23%以上、さらに好ましい量は30%以上、より一層好ましくは35%以上、なお一層好ましくは40%以上である。SiO2量が過剰になるとガラスの分離がうまくいかなくなる。したがって、ガラスが分離可能な状態をSiO2量の上限と考えればよく、SiO2量を前記範囲内であって65%以下とすることが好ましく、60%以下とすることが好ましく、55%以下とすることがさらに好ましい。 As described above, the length of the filamentous portion of the molten glass is determined by the amount of SiO 2 in the glass. When the amount of SiO 2 exceeds 20%, the filamentous portion becomes long, and the separation position tends to vary due to disturbance due to the atmosphere. Therefore, the method for producing a glass preform of the present invention is particularly effective for glass having a SiO 2 content of more than 20%. The preferable amount of SiO 2 is 21% or more, more preferably 23% or more, still more preferably 30% or more, still more preferably 35% or more, and still more preferably 40% or more. If the amount of SiO 2 is excessive, glass separation will not be successful. Therefore, the state in which the glass can be separated may be considered as the upper limit of the amount of SiO 2, and the amount of SiO 2 is preferably in the above range and 65% or less, preferably 60% or less, and 55% or less. More preferably.
本発明におけるガラスとしては、SiO2 21〜65%、B2O3 0〜40%、Li2O 0〜12%、Na2O 0〜10%、K2O 0〜10%、MgO 0〜10%、CaO 0〜25%、SrO 0〜25%、BaO 0〜40%、ZnO 0〜30%、La2O3 0〜20%、Gd2O3 0〜10%、Y2O3 0〜10%、ZrO2 0〜15%、TiO2 0〜30%、Ta2O5 0〜10%、Nb2O5 0〜8%を含むガラスを例示できる。 The glass in the present invention, SiO 2 21~65%, B 2 O 3 0~40%, Li 2 O 0~12%, Na 2 O 0~10%, K 2 O 0~10%, MgO 0~ 10%, CaO 0-25%, SrO 0-25%, BaO 0-40%, ZnO 0-30%, La 2 O 3 0-20%, Gd 2 O 3 0-10%, Y 2 O 3 0 Examples thereof include glass containing 10% to 10%, ZrO 2 0 to 15%, TiO 2 0 to 30%, Ta 2 O 5 0 to 10%, and Nb 2 O 5 0 to 8%.
なお、SiO2の量が同程度であれば、比重の小さいガラスのほうが、糸状部分の分離がおきにくいため、比重が3.3未満のガラスからなるプリフォームの成形に特に有効である。さらに比重が3.2以下のガラスの成形により有効である。 If the amount of SiO 2 is about the same, glass having a lower specific gravity is more effective for molding a preform made of glass having a specific gravity of less than 3.3 because the filamentous portion is less likely to separate. Furthermore, it is effective by molding glass having a specific gravity of 3.2 or less.
本発明のガラス製プリフォームの製造方法におてい、ガラス製プリフォームに成形する工程を繰り返すことで、複数のガラス製プリフォームからなるガラス製プリフォームロットを生産することもできる。このガラス製プリフォームロットは、プリフォームの平均質量が30mg以下と軽量であるにも関わらず、質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内と、バラツキが小さいものである。 In the method for producing a glass preform of the present invention, a glass preform lot composed of a plurality of glass preforms can be produced by repeating the step of forming the glass preform. This glass preform lot has a small variation such that the ratio of the mass tolerance to the mass is within ± 0.3% despite the fact that the average weight of the preform is as light as 30 mg or less.
なお、上記ロットを構成する各プリフォームの形状を球状とすることが好ましい。小型光学素子を精密プレス成形する際、球状のプリフォームを使用すると下型成形面が凹形状であれば、成形面の中心でプリフォームを安定に置くことができる。SiO2の量が上記範囲のガラスは、ガラス滴の体積が小さいこともあって、球状化に適した粘度よりも高い粘度になってしまうが、本発明によれば、保温した熔融ガラスを落下するので、球状化に適した粘度のガラス滴を成形し、球状のプリフォームを安定して製造することができる。 In addition, it is preferable that the shape of each preform constituting the lot is spherical. When a small optical element is precision press-molded, if a spherical preform is used and the lower mold molding surface is concave, the preform can be stably placed at the center of the molding surface. The glass with the amount of SiO 2 in the above range may have a viscosity higher than the viscosity suitable for spheroidization because the volume of the glass droplet is small, but according to the present invention, the heated molten glass is dropped. Therefore, glass droplets having a viscosity suitable for spheroidization can be formed, and a spherical preform can be stably produced.
ここまでは、本発明のプリフォームロットおよびプリフォームの製造方法について説明してきたが、以下では精密プレス成形に供するガラス製プリフォームに加工するための複数のガラス成形体からなるガラス成形体ロットおよびガラス成形体の製造方法について説明する。 So far, the preform lot of the present invention and the method for producing the preform have been described, but in the following, a glass molded body lot comprising a plurality of glass molded bodies for processing into a glass preform to be subjected to precision press molding and The manufacturing method of a glass molded object is demonstrated.
ガラス成形体ロットは、精密プレス成形に供するガラス製プリフォームに加工するための複数のガラス成形体からなるガラス成形体ロットにおいて、球状のガラス成形体で構成された平均質量が30mg以下、前記質量に対する質量公差の割合が±0.3%以内のガラス成形体ロットである。 The glass molded body lot is a glass molded body lot comprising a plurality of glass molded bodies for processing into a glass preform to be subjected to precision press molding, and the average mass composed of spherical glass molded bodies is 30 mg or less, the mass The glass molded product lot has a mass tolerance ratio of ± 0.3% or less.
本発明のガラス成形体の製造方法は、熔融ガラスを成形してガラス成形体を作製するガラス成形体の製造方法において、
ノズル下端にノズルから流出する熔融ガラスを垂下させ、一定周期で垂下した熔融ガラスを落下させて熔融ガラス滴を得、
前記熔融ガラス滴が冷却する過程でガラス成形体に成形するとともに、
少なくともノズル下端に垂下する熔融ガラスの周囲をカバーで覆った状態で、前記熔融ガラスの落下を行うことを特徴とする方法である。
The method for producing a glass molded body of the present invention is a method for producing a glass molded body in which a molten glass is molded to produce a glass molded body.
The molten glass flowing out from the nozzle is dropped at the lower end of the nozzle, and the molten glass dropped at a certain period is dropped to obtain a molten glass drop.
While forming the glass molded body in the process of cooling the molten glass droplets,
The molten glass is dropped in a state where at least the periphery of the molten glass hanging from the lower end of the nozzle is covered with a cover.
上記ガラス成形体の製造方法において、ガラス成形体に成形する工程を繰り返すことで、複数のガラス成形体からなるガラス成形体ロットを生産することができる。 In the manufacturing method of the said glass molded object, the glass molded object lot which consists of a some glass molded object can be produced by repeating the process shape | molded into a glass molded object.
ガラス成形体ロットは複数のガラス成形体の集合である。ロットの概念は上述したプリフォームロットにおけるロットの概念と同様である。ガラス成形体の表面を機械加工(例えば、研磨)することにより、プリフォームを得ることができる。ガラス成形体ロットからプリフォームロットを得るには、各ガラス成形体とも機械加工による除去量が等しくなるようにすれば、等質量のプリフォームからなるロット、すなわち、本発明のプリフォームロットを得ることができる。具体的には、上記方法でガラス成形体を作製し、前記ガラス成形体の表面を研磨する精密プレス成形に供するガラス製プリフォームを製造する。 The glass molded body lot is a set of a plurality of glass molded bodies. The concept of the lot is the same as the concept of the lot in the preform lot described above. A preform can be obtained by machining (for example, polishing) the surface of the glass molded body. In order to obtain a preform lot from a glass molded product lot, if each glass molded product is made to have the same removal amount by machining, a lot consisting of an equal mass preform, that is, a preform lot of the present invention is obtained. be able to. Specifically, a glass molded body is prepared by the above-described method, and a glass preform to be subjected to precision press molding for polishing the surface of the glass molded body is manufactured.
上記ガラス成形体の表面を研磨する工程を繰り返すことで、複数のガラス製プリフォームからなるガラス製プリフォームロットを生産することができる。 By repeating the step of polishing the surface of the glass molded body, a glass preform lot composed of a plurality of glass preforms can be produced.
ガラス成形体を成形するときの熔融ガラスの落下でも上述のような現象がおき、糸状部分が長くなってガラス成形体の質量変動が大きくなりやすいガラス、すなわち、ガラス中のSiO2量が20%超のガラスに特に有効である。ガラス成形体とプリフォームは、加工によってプリフォームの仕上げられるかどうかを除けば、製法も好ましいガラス組成も比重もすべて上記説明と共通する。 The above phenomenon occurs even when molten glass falls when forming a glass molded body, and the glass tends to increase in mass variation of the glass molded body due to a long filamentous portion, that is, the amount of SiO 2 in the glass is 20%. It is especially effective for super glass. The glass molded body and the preform have the same manufacturing method, preferable glass composition, and specific gravity as described above except that the preform is finished by processing.
上記プリフォームの製法、ガラスの製法とも、熔融ガラスの流出、成形は公知の方法を採用すればよい。耐熱性のノズル(例えば白金あるいは白金合金製のノズル)から清澄、撹拌均質化した熔融ガラスを失透しない温度域に維持しながら一定流量で流出する。ノズル下方には凹部を有する成形型を搬入して、凹部外周面でノズルから一定周期で滴下するガラス滴を受け、凹部に転がして或いは滑らせて導入し、凹部底部に設けられたガス噴出口から上向きに噴出するガスにより凹部内でガラス滴を上下動させながら球状に成形してプリフォームを得る。プリフォームの量産は、複数個の成形型を用意して成形型を次々とノズル下方に搬入してはガラス滴を受け、ガラス滴を受けた成形型はノズル下方から搬出して、空の成形型をノズル下方へと搬入する。ガラス滴を載せた成形型は移動しながら、凹部内でプリフォームに成形し、プリフォーム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、空の成形型として再びノズル下方に搬入される。このような工程を複数の成形型毎に次々と行うことにより、プリフォームを量産する。 ここで得られるプリフォーム量産品はプリフォームロットに相当する。ガラス成形体の製造方法も同様である。 For both the preform production method and the glass production method, known methods may be employed for the outflow and molding of the molten glass. It flows out from a heat-resistant nozzle (for example, a nozzle made of platinum or a platinum alloy) at a constant flow rate while maintaining a clarified, stirred and homogenized molten glass in a temperature range that does not devitrify. A molding die having a recess is carried under the nozzle, receives a glass drop dripping from the nozzle at a constant period on the outer peripheral surface of the recess, and is introduced into the recess by rolling or sliding, and is provided at the bottom of the recess A preform is obtained by forming into a spherical shape while moving the glass droplet up and down in the recess by the gas jetted upward from the top. For mass production of preforms, a plurality of molds are prepared, and the molds are successively carried under the nozzle to receive glass droplets. The molds that have received the glass droplets are unloaded from below the nozzles to form an empty mold. The mold is carried down the nozzle. The mold on which the glass droplets are placed is moved, molded into a preform in the recess, cooled to a temperature range where the preform does not deform, then taken out of the mold, and again as an empty mold, below the nozzle It is carried in. By performing such a process one after another for each of a plurality of molds, a preform is mass-produced. The preform mass-produced product obtained here corresponds to a preform lot. The manufacturing method of a glass molded object is also the same.
なお、プリフォーム表面に傷、汚れなどの欠陥があると光学素子の欠陥の原因になるから、ガラス成形体の研磨ではプリフォーム表面に傷が残らないよう、滑らかな表面に仕上げることが好ましい。また、研磨終了後には研磨剤が残らないよう、プリフォームを洗浄して清浄な表面にする。 Since defects such as scratches and dirt on the preform surface may cause defects in the optical element, it is preferable to finish the surface of the preform to a smooth surface so that no scratches remain on the preform surface when the glass molded body is polished. Also, the preform is washed to a clean surface so that no abrasive remains after polishing.
次に、光学素子の量産方法について説明する。本発明の光学素子の製造方法は、前記各ガラス製プリフォームロット、または前記各製造方法により量産したプリフォーム量産品の中からプリフォームを取り出し、加熱、精密プレス成形する光学素子の量産方法である。 Next, a mass production method of optical elements will be described. The optical element manufacturing method of the present invention is a mass production method of optical elements in which preforms are taken out from the preform preforms made of glass or mass-produced by the manufacturing methods, heated, and precision press-molded. is there.
前記取り出されるプリフォームは、すべて目的とする質量に精密に一致する質量を有する球状プリフォームなので、精密プレス成形時にプレス成形型の成形面を転写して形成する面と自由表面からなる表面を有する小型光学素子を安定して製造することができる。 The preforms to be taken out are all spherical preforms having a mass that precisely matches the target mass, and therefore have a surface composed of a surface formed by transferring a molding surface of a press mold during precision press molding and a free surface. A small optical element can be manufactured stably.
精密プレス成形は、上型、下型、スリーブ型を含むプレス成形型を用いて、加熱してプリフォームをプレス成形し、プレス成形型の成形面の形状を正確にガラスに転写成形する方法である。プレス成形型の型材の加工および型材の材質、上型、下型の成形面に形成する離型膜、離型膜の形成法、精密プレス成形を行う雰囲気の種類などは公知の技術を適用すればよい。 Precision press molding is a method that uses a press mold including an upper mold, a lower mold, and a sleeve mold, presses the preform by heating, and accurately transfers the shape of the molding surface of the press mold to glass. is there. For the processing of the mold material of the press mold and the material of the mold material, the mold release film formed on the molding surface of the upper mold and the lower mold, the method of forming the mold release film, the type of atmosphere for performing the precision press molding, etc., apply known techniques. That's fine.
例えば、上型、下型、スリーブ型を備えたプレス成形型を使用し、上型、下型、スリーブ型の各成形面をガラスに転写するとともに、上型成形面を転写して形成した面とスリーブ型成形面を転写して形成した面のなす稜および/または下型成形面を転写して形成した面とスリーブ型成形面を転写して形成した面のなす稜を自由表面にする精密プレス成形を行って、同一形状の光学素子を量産する。 For example, a surface formed by using a press mold having an upper mold, a lower mold, and a sleeve mold, transferring each molding surface of the upper mold, the lower mold, and the sleeve mold to glass and transferring the upper mold molding surface. And the ridge formed by the surface formed by transferring the sleeve molding surface and / or the ridge formed by the surface formed by transferring the lower mold surface and the surface formed by transferring the sleeve molding surface to the free surface Press molding to mass produce optical elements with the same shape.
精密プレス成形法の一例としては、球状プリフォームをスリーブ型の貫通孔内に挿入した凹面形状の下型成形面の中心に配置し、下型成形面に成形面が対向するように上型をスリーブ型の貫通孔内に挿入する。この状態でプリフォームとプレス成形型を一緒に加熱して、プリフォームを構成するガラスの温度が、106dPa・sの粘度を示す温度にまで上昇したときに、上型と下型でプリフォームを加圧する。加圧されたプリフォームは上型、下型、スリーブ型により囲まれた空間(キャビティという。)内に押し広げられる。このようにして、ガラス製プリフォームをプレスして、プレス成形型を型閉めした状態で形成される密閉空間内にガラスを充填する。 As an example of the precision press molding method, a spherical preform is placed in the center of the concave lower mold surface inserted into the through hole of the sleeve mold, and the upper mold is placed so that the molding surface faces the lower mold surface. Insert into the sleeve-type through hole. In this state, when the preform and the press mold are heated together and the temperature of the glass constituting the preform rises to a temperature showing a viscosity of 10 6 dPa · s, the upper mold and the lower mold are pressed. Pressurize the reform. The pressurized preform is spread out in a space (called a cavity) surrounded by the upper mold, the lower mold, and the sleeve mold. In this way, the glass preform is pressed to fill the glass in the sealed space formed with the press mold closed.
型閉め状態での上型、下型、スリーブ型の各成形面の相対位置、面法線のなす角度を精密に形成しておく。このようなプレス成形型を使用して上記成形を行えば、光学機能面と位置決め基準面を互いに高精度の位置関係、角度で形成することができる。 The relative positions of the molding surfaces of the upper mold, the lower mold, and the sleeve mold in the mold closed state, and the angle formed by the surface normal are precisely formed. If the above molding is performed using such a press mold, the optical function surface and the positioning reference surface can be formed with a highly accurate positional relationship and angle.
レンズの成形を例にすると、上型成形面の中央部をレンズの光学機能面であるレンズ面を転写成形する面とし、周辺部を鍔状平坦部を転写成形する輪帯状の平面とする。下型成形面についても同様に中央部をレンズ面を転写成形する面、周辺部を鍔状平坦部を転写成形する輪帯上の平面とする。プレス成形終了まで上下型の向きを互いに対向するように、かつ上下型の中心軸が一致するように正確に維持する。 Taking lens molding as an example, the central portion of the upper mold molding surface is a lens surface that is an optical functional surface of the lens, and the peripheral portion is a ring-shaped flat surface that is transfer-molded with a bowl-shaped flat portion. Similarly, for the lower mold forming surface, the center portion is a surface on which the lens surface is transfer-molded, and the peripheral portion is the plane on the annular zone on which the bowl-shaped flat portion is transfer-molded. Until the press molding is completed, the upper and lower molds are accurately maintained so that the directions of the upper and lower molds face each other and the central axes of the upper and lower molds coincide with each other.
プレス成形型を型閉めした状態で形成される密閉空間内にガラスを充填することにより、スリーブ型貫通孔の内面がガラスに転写される。スリーブ型貫通孔の中心軸と前記貫通孔内面の角度を精密に形成しておき、プレス成形終了まで前記貫通孔の中心軸と上下型中心軸とが精密に一致するよう維持することにより、2つのレンズ面、2つの鍔状平坦部、スリーブ型の内面が転写成形されるレンズのコバの相対位置、互いの面のなす角度を正確に形成することができる。そして、2つの鍔状平坦部のうちの一方とコバを位置決め基準面として、鍔状平坦部のうちの一方をレンズ間の距離を正確に位置決めする基準面として使用し、コバをレンズ間の光軸を正確に一致させるための基準面として使用することができる。 By filling glass in a sealed space formed with the press mold closed, the inner surface of the sleeve mold through-hole is transferred to the glass. By accurately forming the angle between the central axis of the sleeve-type through hole and the inner surface of the through-hole, and maintaining the central axis of the through-hole and the upper and lower mold central axes precisely until the end of press molding, 2 It is possible to accurately form the two lens surfaces, the two bowl-shaped flat portions, the relative position of the edge of the lens on which the inner surface of the sleeve mold is transferred and formed, and the angle between the surfaces. Then, one of the two hook-shaped flat portions and the edge are used as a positioning reference surface, and one of the hook-shaped flat portions is used as a reference surface for accurately positioning the distance between the lenses, and the edge is used as the light between the lenses. It can be used as a reference plane for precisely matching the axes.
そして、スリーブ型貫通孔の内面とガラスの融着を防止するため、レンズが破損しない範囲でコバ厚を薄くしても、目的とするレンズの質量に対して各プリフォームの質量が正確に定められているので、スリーブ型貫通孔の内面が転写されて位置決め基準面として機能するコバを成形することができるし、成形バリが発生して光学素子の量産工程を停止させてしまうこともない。 In order to prevent glass from fusing between the inner surface of the sleeve-type through-holes, the mass of each preform is accurately determined relative to the target lens mass even if the edge thickness is reduced within a range where the lens is not damaged. As a result, the inner surface of the sleeve-type through-hole can be transferred to form an edge that functions as a positioning reference surface, and a molding burr does not occur to stop the optical element mass production process.
なお、コバと鍔状平坦部の交わる稜を自由表面で形成することが望ましい。コバと鍔状平坦部が形成されていれば、位置決め機能に支障をきたすおそれはなく、しかも稜が鋭利になっているとホルダーにはめ込む際に稜が欠けたり、稜がホルダーを削ってしまい、発塵の原因になってしまう。塵が撮像素子の受光面に付着すると画質が大幅に低下してしまうため、このようなトラブルを防止する上から、自由表面からなる稜を有する精密プレス成形品を成形することが望ましい。 In addition, it is desirable to form the ridge where the edge and the ridge-shaped flat portion intersect on the free surface. If the edge and the bowl-shaped flat part are formed, there is no risk of hindering the positioning function, and if the ridge is sharp, the ridge will be missing when it fits into the holder, the ridge will scrape the holder, It will cause dust generation. When dust adheres to the light-receiving surface of the image sensor, the image quality is greatly reduced. Therefore, in order to prevent such trouble, it is desirable to mold a precision press-molded product having a ridge composed of a free surface.
光学素子には、少なくとも2面以上、具体的には2面あるいは3面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望ましい。前記2面あるいは3面の位置決め基準面は互いに非平行に形成されることが好ましい。このように互いに非平行な2つの基準面を用いて光学素子を位置決めすれば、光学系における光学素子の位置決めと、向きを精度よく決めることができる。レンズのように回転対称性を有する光学素子は2つの基準面があればよい。プリズムのような回転対称性のない光学素子の場合には、3つの位置決め基準面を形成し、光学系における位置決めとその位置における向きを精度よく決める。
このようにして作製した光学素子には必要に応じて反射防止膜などの光学多層膜を形成してもよい。
In the optical element, it is desirable to form at least two or more surfaces, specifically, two or three positioning reference surfaces by precision press molding. The two or three positioning reference surfaces are preferably formed non-parallel to each other. If the optical element is positioned using two reference planes that are not parallel to each other in this way, the positioning and orientation of the optical element in the optical system can be determined with high accuracy. An optical element having rotational symmetry like a lens only needs to have two reference surfaces. In the case of an optical element having no rotational symmetry such as a prism, three positioning reference planes are formed to accurately determine the positioning in the optical system and the orientation at that position.
An optical multilayer film such as an antireflection film may be formed on the thus produced optical element as necessary.
実施例について説明する。
(実施例1)
まず、表1に示すSiO2の量が20質量%超の光学ガラスが得られるようにガラス原料を秤量、調合して十分撹拌し、熔融容器内に導入して、加熱、熔融し、清澄、撹拌して均質な熔融ガラスを用意した。熔融ガラスを図1に示す装置を用いて熔融ガラス滴からガラスプリフォームを生産した。
Examples will be described.
Example 1
First, glass raw materials are weighed, mixed and sufficiently stirred so as to obtain an optical glass having a SiO 2 amount of more than 20% by mass shown in Table 1, introduced into a melting vessel, heated, melted, clarified, A homogeneous molten glass was prepared by stirring. A glass preform was produced from molten glass droplets using the apparatus shown in FIG.
熔融容器底部に接続したパイプを開いて一定流量で熔融ガラスをパイプ下端に取り付けたノズルから流出する。ノズルおよびパイプ、そして熔融容器はそれぞれ、ガラスが失透せず、所望の流出量が得られる粘度になるよう、温度制御されている。
パイプ1の下端およびノズル2の外周には図1に示すようにガス流路形成用カバー3が設けられ、ガス流路形成用カバーとパイプおよびノズルの間の空間にガスを流すためのガス流路4を設けている。そして、ガス流路形成用カバー下端には開口部3−1を設け、前記開口部からノズル先端を突出させている。ノズル、ガス流路形成用カバー、ガス流路形成用カバー開口部はそれぞれノズルの中心軸の周りに対称に配することが好ましい。また、ガス流路形成用カバー開口部から排出されるガスも上記中心軸の周りに均等に流すことが望ましい。
The pipe connected to the bottom of the melting vessel is opened, and the molten glass flows out from the nozzle attached to the lower end of the pipe at a constant flow rate. The nozzle, the pipe, and the melting vessel are each temperature controlled so that the glass does not devitrify and has a viscosity that provides a desired flow rate.
As shown in FIG. 1, a gas flow path forming cover 3 is provided at the lower end of the pipe 1 and the outer periphery of the
本実施例では、ノズル下端に垂下する熔融ガラスが一定周期で落下するように、パイプの内径、ノズルの内外径、パイプとノズルの温度を調整して、ガラスの流出量を制御している。ガラス流出口から流出する熔融ガラスはノズル下端に垂下するが、垂下した熔融ガラスには、ガス流路形成用カバー開口部から下向きに一定の流量で連続して噴出すガスが噴きかかり、下向きの風圧が加わる。 In this embodiment, the outflow amount of the glass is controlled by adjusting the inner diameter of the pipe, the inner and outer diameters of the nozzle, and the temperature of the pipe and the nozzle so that the molten glass hanging from the lower end of the nozzle falls at a constant cycle. The molten glass flowing out from the glass outlet hangs down to the lower end of the nozzle, but the gas that continuously spouts downward from the gas channel forming cover opening at a constant flow rate is sprayed on the molten glass. Wind pressure is applied.
さらに、図1に示すように、ノズル2、ガス流路形成用カバー3の周囲を囲むようにカバー5が取り付けられている。カバー5はノズル下端に垂下する熔融ガラスおよび熔融ガラスが落下する経路全体のノズル側1/3〜1/2の空間の周囲(経路側方の全周)を覆い、またカバー5の上部も塞がれている。ただし、熔融ガラスの落下経路を遮断しないよう下方は開口している。カバー5により外部雰囲気による外乱、例えばノズル周りの上昇気流を低減し、カバー5内に安定した状態の雰囲気を作り出す。カバー5内ではガス流路形成用カバー開口部から噴出すガスが定常的に安定して下向きに流れる。
Further, as shown in FIG. 1, a
カバー5の外側には高周波誘導コイル6を配置し、高周波電流を流して、ノズルを高周波誘導加熱する。カバー5は誘導加熱されないように耐熱性の絶縁体で作る。カバー5の材料としては石英ガラスなどが好適である。このように透明な耐熱性絶縁体でカバー5を作れば、外側からカバー5内部を観察することもできる。
A high
熔融ガラスの落下は熔融ガラスがノズル下端に留まろうとする力よりも垂下する熔融ガラスに働く重力が大きくなったときにおきる。しかし、この方法では、ノズル下端に留まろうとする力で決まる質量のガラス滴しか得られず、より軽量のガラス滴を滴下することができない。 The fall of the molten glass occurs when the gravity acting on the molten glass droops more than the force at which the molten glass stays at the lower end of the nozzle. However, with this method, only glass droplets having a mass determined by the force of staying at the lower end of the nozzle can be obtained, and lighter glass droplets cannot be dropped.
しかし、本実施例によれば垂下する熔融ガラスはガスによる風圧により下向きの力を受けるから、その分、より軽量のガラス滴を得ることができる。そして、ガス流量が一定になるようにマスフローコントローラなどによりガスの流量制御を行えば、ガラス滴の質量を安定化することができる。 However, according to the present embodiment, the molten glass drooping receives a downward force due to the wind pressure caused by the gas, and accordingly, a lighter glass drop can be obtained. Then, if the gas flow rate is controlled by a mass flow controller or the like so that the gas flow rate becomes constant, the mass of the glass droplet can be stabilized.
落下する熔融ガラスはノズル下方で待機する成形型で受ける。ガラス滴の質量を安定化するため、成形型の熔融ガラス下端を受ける受け面とノズル下端の距離が一定になるように成形型を待機させ、落下する熔融ガラスの下端を受け、熔融ガラスが受け面に到達したときの衝撃により糸状部分においてガラスを分離する。成形型7の垂直断面を図2に示す。成形型のガラス滴受け面7−1で滴下するガラス滴を受ける。ガラス滴受け面7−1は同じく成形型上面に設けられた凹部7−2の方向に傾斜しているので、ガラス滴は受け面7−1から凹部7−2へとすべり込む、あるいは転がり込む。
The falling molten glass is received by a molding die waiting under the nozzle. In order to stabilize the mass of the glass droplet, the mold is put on standby so that the distance between the receiving surface that receives the molten glass lower end of the mold and the lower end of the nozzle is constant, the lower end of the falling molten glass is received, and the molten glass receives The glass is separated at the thread-like portion by impact when it reaches the surface. A vertical cross section of the
凹部7−2の断面は図2に示すように下から上に向けてラッパ状に広がる形状を有し、凹部底部には上向きにガスを噴出するガス噴出口が1つ設けられている。凹部に導入したガラス滴は凹部底部に向けて凹部内壁を転がりながら下降するが、凹部の内径が下に行くにつれて減少するようになっているので、ガラス滴は下降するほど上向きの風圧を強く受けることになる。その結果、ガラス滴は凹部内で上昇するが、上昇すると上向きの風圧が弱まるので、凹部内壁に沿って転がりながら下降する。すると、再び上向きの風圧を強く受けるようになるので、ガラス滴は凹部内を上昇しては凹部内壁を転がりながら下降するという運動を短時間で繰り返し行うことになる。ガラス滴が凹部内壁を転がる方向はランダムであるから、上記運動を繰り返すうちにガラス滴は球状化しながら冷却し、球プリフォームに成形される。冷却してプリフォームが変形しない温度になった時点で凹部内のプリフォームを取り出し、ガラスが割れないスピードで室温まで冷やす。 The cross section of the recess 7-2 has a shape that spreads in a trumpet shape from the bottom to the top as shown in FIG. 2, and one gas jet port for jetting gas upward is provided at the bottom of the recess. The glass drop introduced into the recess descends while rolling on the inner wall of the recess toward the bottom of the recess. However, since the inner diameter of the recess decreases, the glass drop is strongly subjected to upward wind pressure as it falls. It will be. As a result, the glass droplet rises in the recess, but when it rises, the upward wind pressure is weakened, so that it drops while rolling along the inner wall of the recess. Then, since the upward wind pressure is strongly received again, the movement of the glass droplet ascending in the recess and descending while rolling on the inner wall of the recess is repeatedly performed in a short time. Since the direction in which the glass droplet rolls on the inner wall of the concave portion is random, the glass droplet is cooled while being spheroidized as the above movement is repeated, and formed into a spherical preform. When the temperature reaches a temperature at which the preform is not deformed by cooling, the preform in the recess is taken out and cooled to room temperature at a speed at which the glass does not break.
複数個の成形型を用いて上記工程を繰り返すことにより、等質量の球状プリフォームを量産することができる。このようにして光学ガラスからなる所望質量であって質量公差の小さい球状のプリフォームからなるプリフォームロットを得た。 By repeating the above steps using a plurality of molds, it is possible to mass produce spherical preforms of equal mass. In this way, a preform lot made of a spherical preform having a desired mass made of optical glass and a small mass tolerance was obtained.
(実施例2)
次に上記方法を全く同じ方法で球状のプリフォーム母材を量産した。使用したガラス、得られた母材の個数、平均質量、平均質量に対する質量公差の割合(質量公差/平均質量)、直径を表1に示す。これらプリフォーム母材からなるロットをアニールして歪みを低減した後、研磨して、表1に示すプリフォーム母材の平均質量に対する質量公差の割合と同等の値を有するプリフォームロットを得た。
(Example 2)
Next, spherical preform base materials were mass-produced by the same method as described above. Table 1 shows the glass used, the number of base materials obtained, the average mass, the ratio of mass tolerance to the average mass (mass tolerance / average mass), and the diameter. These preform preforms were annealed to reduce strain and then polished to obtain preform lots having values equivalent to the ratio of mass tolerance to the average mass of preform preforms shown in Table 1. .
(実施例3)
実施例1、2で得た各プリフォームロットを使用して、図3に示す概観の断面形状を有する小型非球面レンズを精密プレス成形により得た。いずれのレンズも破損は見られず、レンズとして十分な光学性能を有していた。また、各レンズのコバ8、鍔状平坦部9はプレス成形型成形面が転写されたものであり、コバと鍔状平坦部が交わる稜は丸みを帯びた自由表面であった。そして成形バリの発生は認められなかった。
(Example 3)
Using the preform lots obtained in Examples 1 and 2, small aspherical lenses having a cross-sectional shape shown in FIG. 3 were obtained by precision press molding. None of the lenses were damaged, and the lens had sufficient optical performance. Further, the edge 8 and the bowl-shaped flat part 9 of each lens were obtained by transferring the press-molding molding surface, and the ridge where the edge and the bowl-shaped flat part intersected was a rounded free surface. And generation | occurrence | production of the molding burr | flash was not recognized.
これらの非球面レンズは携帯電話に内蔵される撮像装置の撮像光学系を構成するレンズとして機能する。このようにして得たレンズと、形状以外は全く同じ方法で作製した位置決め基準面としてコバと鍔状平坦部を有するレンズを、レンズホルダーに組み込み、位置決め基準面をホルダーに当接した状態で固定することにより、各レンズを正確にホルダー内に配列することができた。 These aspherical lenses function as lenses constituting an imaging optical system of an imaging device built in a mobile phone. The lens obtained in this way and a lens with a flange and a bowl-shaped flat part as a positioning reference surface produced by the same method except for the shape are assembled in the lens holder and fixed with the positioning reference surface in contact with the holder. By doing so, each lens could be accurately arranged in the holder.
[比較例]
次に表1に示すガラスを使用し、図1と同様でカバー5を有しない装置を用いて、表1に示すプリフォームを作製したところ、質量公差が大きく、質量がばらついたロットになってしまった。
このロットを使用して上記と同様の方法により小型非球面レンズを精密プレス成形したところ、コバ全体が自由表面になって位置決め基準面として機能しないレンズや、成形バリが発生してプレス成形型が摺動しなくなってしまうなどのトラブルが発生してしまった。
[Comparative example]
Next, using the glass shown in Table 1 and using the same apparatus as shown in FIG. 1 and having the
When this lot is used to precision press-mold a small aspheric lens in the same manner as described above, the entire edge becomes a free surface and a lens that does not function as a positioning reference surface, or a molding burr occurs, resulting in a press mold. Troubles such as no longer sliding occurred.
Claims (12)
ノズルから流出する熔融ガラスをノズル下端に垂下させ、一定周期で垂下した熔融ガラスを落下させて熔融ガラス滴を得、
前記熔融ガラス滴が冷却する過程でプリフォームに成形するとともに、
前記熔融ガラスの落下を、少なくともノズル下端に垂下する熔融ガラスおよび熔融ガラスが落下する経路全体のノズル側1/3〜1/2の空間の周囲をカバーで覆った状態で、かつカバーの上部を塞いだ状態で行うことを特徴とするガラス製プリフォームの製造方法。 In a method for manufacturing a glass preform for forming a glass preform for precision press molding by molding molten glass,
The molten glass flowing out from the nozzle is suspended at the lower end of the nozzle, and the molten glass suspended at a certain period is dropped to obtain a molten glass droplet,
While forming the preform in the process of cooling the molten glass droplets,
The molten glass is dropped at least at the lower end of the nozzle and the space around the nozzle side 1/3 to 1/2 of the entire path where the molten glass falls is covered with a cover , and the upper part of the cover is covered. A method for producing a glass preform, which is performed in a closed state .
ノズルから流出する熔融ガラスをノズル下端に垂下させ、一定周期で垂下した熔融ガラスを落下させて熔融ガラス滴を得、
前記熔融ガラス滴が冷却する過程でガラス成形体に成形するとともに、
前記熔融ガラスの落下を、少なくともノズル下端に垂下する熔融ガラスおよび熔融ガラスが落下する経路全体のノズル側1/3〜1/2の空間の周囲をカバーで覆った状態で、かつカバーの上部を塞いだ状態で行うことを特徴とするガラス成形体の製造方法。 In the method for producing a glass molded body for producing a glass molded body by molding molten glass,
The molten glass flowing out from the nozzle is suspended at the lower end of the nozzle, and the molten glass suspended at a certain period is dropped to obtain a molten glass droplet,
While forming the glass molded body in the process of cooling the molten glass droplets,
The molten glass is dropped at least at the lower end of the nozzle and the space around the nozzle side 1/3 to 1/2 of the entire path where the molten glass falls is covered with a cover , and the upper part of the cover is covered. A method for producing a glass molded body, which is performed in a closed state .
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