JP4919942B2 - Manufacturing method of glass molded body, precision press molding preform and optical element - Google Patents
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Description
本発明は、ガラス成形体の製造方法、精密プレス成形用プリフォームの製造方法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、精密プレス成形用プリフォームなどの高品質なガラス物品を作るための母材となるガラス成形体を、高い生産性のもとに効率よく製造する方法、および得られたガラス成形体から精密プレス成形用プリフォームを製造する方法、ならびに得られたプリフォームから光学素子を製造する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a glass molded body, a method for producing a precision press-molding preform, and a method for producing an optical element. More specifically, the present invention relates to a method for efficiently producing a glass molded body, which is a base material for producing a high-quality glass article such as a precision press-molding preform, with high productivity. The present invention relates to a method for producing a precision press-molding preform from a glass molded body, and a method for producing an optical element from the obtained preform.
非球面レンズなどのガラス製光学素子を量産する方法として、精密プレス成形法が知られている。この方法は、精密プレス成形に先立ち所要量のガラスを予備成形してプリフォームと呼ばれる成形体にする。それからプリフォームを加熱、軟化してプレス成形型を用いてプレス成形し、成形面を精密にガラスに転写して光学素子の光学機能面を形成する。 A precision press molding method is known as a method for mass-producing glass optical elements such as aspherical lenses. In this method, a required amount of glass is preformed into a compact called a preform prior to precision press molding. Then, the preform is heated and softened and press-molded using a press mold, and the molding surface is precisely transferred to glass to form the optical functional surface of the optical element.
精密プレス成形法は優れた生産性を有する方法であるが、その生産性をさらに向上させるには、如何に効率よくプリフォームを生産するかという点がポイントになる。こうした要求に応えるため、幾つかのプリフォーム生産法が提案されている。一例としては特許文献1に記載されているように、熔融ガラス滴を液体に滴下して冷却しながらプリフォームに成形する方法が知られている。
しかしながら、この方法には次のような問題がある。液体中でガラスの固化が始まる時点でガラス塊を急冷すると急激な体積収縮によりガラス塊が破損したり、クラックが入ることがある。こうした破損やクラックはカン、割れと呼ばれるがカン、割れに至らない場合でも、急冷によりヒケと呼ばれる現象がおきてガラス塊表面の一部が窪んだり、ガラス塊中に真空泡が発生することがあった。 However, this method has the following problems. When the glass lump is rapidly cooled at the time when the glass starts to solidify in the liquid, the glass lump may be broken or cracked due to rapid volume shrinkage. Such breaks and cracks are called cans and cracks, but even if they do not break, they can cause a phenomenon called sinking due to rapid cooling, resulting in a part of the glass lump surface being depressed or vacuum bubbles being generated in the glass lump. there were.
本発明は、このような状況下になされたものであり、精密プレス成形用プリフォームなどの高品質なガラス物品を作るための母材となるガラス成形体を、高い生産性のもとに効率よく製造する方法、および得られたガラス成形体から精密プレス成形用プリフォームを製造する方法、ならびに得られたプリフォームから光学素子を製造する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made under such circumstances, and a glass molded body as a base material for producing a high-quality glass article such as a precision press-molding preform is efficiently manufactured with high productivity. It is an object of the present invention to provide a method for producing well, a method for producing a precision press-molding preform from the obtained glass molded body, and a method for producing an optical element from the obtained preform.
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、本発明を完成するに至った。 The inventors of the present invention have intensively studied in order to achieve the above object, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、
(1) 熔融ガラスから中実状のガラス成形体を製造する方法において、
熔融ガラス塊を液体に滴下して液体中で冷却、成形後、全表面を研磨処理してガラス製の精密プレス成形用プリフォームを作製するための母材であって、前記熔融ガラス塊と等質量のガラス成形体を得ること、および
前記液体として、1気圧下における沸点BPが30〜200℃、定圧比熱をCp[J/(g・K)]、気化熱をQ[J/g]とした場合、下記関係式(1)
Cp×(BP−20℃)+Q≦900J/g ……(1)
を満たす液体を用いること、ならびに、
循環する液体を冷却し、液温を一定に維持するとともに、液面に達したガラス滴を液体の循環流によって流し、液面到達時の位置からずらし、ガラス滴同士のくっつきを防止すること、
を特徴とするガラス成形体の製造方法、
(2) 前記熔融ガラス滴を液体に滴下し、液体中で冷却、成形する工程を繰り返してガラス成形体を量産する際、当該液体の温度を0〜200℃の範囲における所定の温度±10℃に維持する制御を行い、熱履歴が一定のガラス成形体を量産する請求項1に記載のガラス成形体の製造方法、
(3) 100〜300℃における平均線膨張係数が50×10−7K−1以上であるガラスを成形する上記(1)または(2)項に記載のガラス成形体の製造方法、
(4) 液体がフッ素化合物を含むものである上記(1)〜(3)項のいずれか1項に記載のガラス成形体の製造方法、
(5) 熔融ガラスから中実状のガラス成形体を製造する方法において、
熔融ガラス塊を液体に投入して液体中で冷却、成形後、全表面を研磨処理してガラス製の精密プレス成形用プリフォームを作製するための母材であって、前記熔融ガラス塊と等質量のガラス成形体を得ること、および
前記液体として、1気圧下における沸点BPが30〜200℃、定圧比熱をCp[J/(g・K)]、気化熱をQ[J/g]とした場合、下記関係式(1)
Cp×(BP−20℃)+Q≦900J/g ……(1)
を満たす液体を用いること、ならびに、
前記液体がCF 3 (CF 2 ) 5 CF 3 および/またはCF 3 CH 2 OCF 2 CF 2 Hであること、
を特徴とするガラス成形体の製造方法、
(6) 熔融ガラス塊の液体への投入が、ノズルの流出口から熔融ガラス滴を液体に滴下することにより行われる上記(5)項に記載のガラス成形体の製造方法、
(7) 質量が100mg以下の熔融ガラス滴を滴下する上記(1)〜(4)、(6)項のいずれか1項に記載のガラス成形体の製造方法、
(8) 上記(1)〜(7)項のいずれか1項に記載の方法によりガラス成形体を作製し、前記ガラス成形体の全表面を研磨処理してプリフォームを作製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製造方法、
(9) 上記(1)〜(7)項のいずれか1項に記載の方法によりガラス成形体を量産し、量産した多数のガラス成形体の全表面を同時に研磨処理してプリフォームを作製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製造方法、および
(10) 上記(8)または(9)項に記載の方法によりプリフォームを作製し、前記プリフォームを加熱、精密プレス成形することを特徴と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 method for producing a solid glass molded body from molten glass,
A molten glass lump is dropped into a liquid, cooled in the liquid, molded, and then the entire surface is polished to produce a precision press-molding preform made of glass, such as the molten glass lump. A glass molded body having a mass is obtained. As the liquid, a boiling point BP at 1 atm is 30 to 200 ° C., a constant pressure specific heat is Cp [J / (g · K)], and a heat of vaporization is Q [J / g]. The following relational expression (1)
Cp × (BP−20 ° C.) + Q ≦ 900 J / g (1)
The use of a liquid filling, as well,
Cooling the circulating liquid, maintaining the liquid temperature constant, flowing the glass droplets that have reached the liquid level with the circulating flow of liquid, shifting from the position when the liquid level is reached, preventing the glass droplets from sticking together,
A method for producing a glass molded body, characterized by
(2) When mass-producing a glass molded body by repeating the steps of dropping the molten glass droplet into the liquid, cooling and molding in the liquid, the temperature of the liquid is a predetermined temperature within a range of 0 to 200 ° C. ± 10 ° C. The method for producing a glass molded body according to claim 1, wherein the glass molded body having a constant thermal history is mass-produced.
(3) The manufacturing method of the glass molded object as described in said (1) or (2) term which shape | molds the glass whose average linear expansion coefficient in 100-300 degreeC is 50 * 10 < -7 > K < -1 > or more,
(4) The method for producing a glass molded article according to any one of (1) to (3) above, wherein the liquid contains a fluorine compound.
(5) In a method for producing a solid glass molded body from molten glass,
A molten glass lump is poured into a liquid, cooled in the liquid, molded, and then the entire surface is polished to produce a precision press-molding preform made of glass, such as the molten glass lump, etc. Obtaining a glass molded body of mass, and
When the boiling point BP at 1 atm is 30 to 200 ° C., the constant pressure specific heat is Cp [J / (g · K)], and the heat of vaporization is Q [J / g] as the liquid, the following relational expression (1)
Cp × (BP−20 ° C.) + Q ≦ 900 J / g (1)
Using a liquid that satisfies
The liquid is CF 3 (CF 2 ) 5 CF 3 and / or CF 3 CH 2 OCF 2 CF 2 H;
A method for producing a glass molded body, characterized by
(6) The method for producing a glass molded body according to the above (5 ), wherein the molten glass lump is charged into the liquid by dropping a molten glass droplet into the liquid from the outlet of the nozzle.
(7) The method for producing a glass molded body according to any one of (1) to (4) and (6) above, wherein a molten glass droplet having a mass of 100 mg or less is dropped.
(8) and wherein said (1) to prepare a glass shaped material by the method described in to (7) any one of claim to prepare a preform by polishing the entire surface of the glass shaped material Manufacturing method for precision press molding preforms,
(9) The glass molded body is mass-produced by the method described in any one of the above items (1) to (7), and the entire surface of the mass-produced many glass molded bodies is simultaneously polished to produce a preform. A method for producing a precision press-molding preform, and
(10) A method for producing an optical element, characterized in that a preform is produced by the method described in (8) or (9) above, and the preform is heated and precision press-molded.
Is to provide.
本発明によれば、精密プレス成形用プリフォームなどの高品質なガラス物品を作るための母材となるガラス成形体を、高い生産性のもとに効率よく製造する方法、および得られたガラス成形体から精密プレス成形用プリフォームを製造する方法、ならびに得られたプリフォームから光学素子を製造する方法を提供することができる。 According to the present invention, a method for efficiently producing a glass molded body as a base material for producing a high-quality glass article such as a precision press-molding preform with high productivity, and the obtained glass It is possible to provide a method for producing a precision press-molding preform from a molded body, and a method for producing an optical element from the obtained preform.
まず、本発明のガラス成形体の製造方法について説明する。
[ガラス成形体の製造方法]
本発明のガラス成形体の製造方法は、熔融ガラスから中実状のガラス成形体を製造する方法において、熔融ガラス塊を液体に投入して液体中で冷却、成形後、全表面を研磨処理してガラス製の精密プレス成形用プリフォームを作製するための母材であって、前記熔融ガラス塊と等質量のガラス成形体を得ること、および前記液体として、1気圧下における沸点BPが30〜200℃、定圧比熱をCp[J/(g・K)]、気化熱をQ[J/g]とした場合、下記関係式(1)
Cp×(BP−20℃)+Q≦900J/g ……(1)
を満たす液体を用いることを特徴とする。
First, the manufacturing method of the glass forming body of this invention is demonstrated.
[Method for producing glass molded body]
The method for producing a glass molded body of the present invention is a method for producing a solid glass molded body from molten glass. The molten glass lump is poured into a liquid and cooled in the liquid, and after molding, the entire surface is polished. A preform for producing a glass precision press-molding preform, obtaining a glass molded body having the same mass as the molten glass lump, and having a boiling point BP of 30 to 200 at 1 atm as the liquid. The following relational expression (1) where Cp [J / (g · K)] and constant heat of vaporization are Q [J / g]
Cp × (BP−20 ° C.) + Q ≦ 900 J / g (1)
It is characterized by using the liquid which satisfy | fills.
熔融ガラス塊を液体中で成形する際に生じるカン、割れ、真空泡は、ガラス塊が急冷されることによる。そこで、カン、割れ、真空泡を防止するには、ガラス塊に接した液体をガラス塊の熱によって沸騰させてガス化し、ガラス塊表面が前記ガスの層によって覆われた状態を作り、ガラス塊の冷却スピードを減少させればよい。ただし、ガス層によりガラス塊表面が覆われていても、ガス層による断熱効果が十分でないと、上記不具合を完全に解消することは難しい。特に、膨張係数が大きいガラスを成形する場合、冷却時の体積収縮が大きくなるので、十分な断熱効果が得られるようにガス層を形成しなければならない。 Cans, cracks, and vacuum bubbles generated when a molten glass lump is formed in a liquid are due to the glass lump being rapidly cooled. Therefore, in order to prevent cans, cracks, and vacuum bubbles, the liquid in contact with the glass lump is boiled by the heat of the glass lump to gasify it, and the surface of the glass lump is covered with the gas layer. What is necessary is just to reduce the cooling speed. However, even if the glass lump surface is covered with the gas layer, it is difficult to completely eliminate the above-described problems unless the heat insulation effect by the gas layer is sufficient. In particular, when glass having a large expansion coefficient is formed, volume shrinkage during cooling increases, and therefore a gas layer must be formed so as to obtain a sufficient heat insulating effect.
このようなガス層を形成する液体としては、常温常圧で液体であること、比熱、気化熱がともに小さいこと、沸点がさほど高くないこと(例えばガラスの転移温度よりも低いこと)が望まれる。 As a liquid for forming such a gas layer, it is desired that the liquid is a liquid at normal temperature and pressure, that specific heat and heat of vaporization are both small, and that the boiling point is not so high (for example, lower than the glass transition temperature). .
次に、本発明で用いる液体について説明する。
なお、本発明においては、前記液体が、その液中においてガラス成形体を作製するのに用いられることから、「成形用液体」とも呼称する。
(成形用液体)
20℃の液体1gがガラス塊表面に接することにより熱せられて沸騰し、ガス化するために要する熱量はCp×(BP−20℃)+Qと表される。この熱量を液体のガス化しやすさの指標Aとして用い、この指標とカン、割れ、真空泡の防止効果の関係を実験的に調査した結果、本発明においては、成形用液体として、下記関係式(1)
Cp×(BP−20℃)+Q≦900J/g ……(1)
を満たす液体を用いることにより、良好な結果が得られることが判明した。
表1に幾つかの液体についてBP、Cp、Q、Aを示す。
Next, the liquid used in the present invention will be described.
In the present invention, since the liquid is used to produce a glass molded body in the liquid, it is also referred to as a “forming liquid”.
(Liquid for molding)
The amount of heat required for 1 g of 20 ° C. liquid to boil by contacting the glass lump surface and gasify is expressed as Cp × (BP−20 ° C.) + Q. This amount of heat was used as an index A of the ease of gasification of the liquid, and as a result of an experimental investigation of the relationship between this index and the effect of preventing cans, cracks, and vacuum bubbles, in the present invention, as a molding liquid, (1)
Cp × (BP−20 ° C.) + Q ≦ 900 J / g (1)
It has been found that good results can be obtained by using a liquid that satisfies the above.
Table 1 shows BP, Cp, Q, and A for some liquids.
特に熔融ガラス塊の質量が小さい場合、例えば熔融ガラス滴を液体に滴下するような場合、熔融ガラス塊がもつ熱量が小さいが、指標Aが小さい液体を使用することで十分なガス層を形成することができる。 In particular, when the mass of the molten glass lump is small, for example, when a molten glass drop is dropped onto a liquid, a sufficient gas layer is formed by using a liquid with a small index A but a small amount of heat. be able to.
本発明においては、ガス層形成による十分な断熱効果を得る上から、成形用液体として、指標Aが900J/g以下の液体を用いることを要し、好ましくは700J/g以下の液体、より好ましくは400J/g以下の液体、さらに好ましくは250J/g以下の液体を使用することが望ましい。 In the present invention, from the viewpoint of obtaining a sufficient heat insulating effect due to gas layer formation, it is necessary to use a liquid having an index A of 900 J / g or less as the molding liquid, preferably 700 J / g or less, more preferably Is preferably 400 J / g or less, more preferably 250 J / g or less.
液体の沸点については、沸点が高すぎるとガラス塊の冷却とともに液体の沸騰が止まり、ガス層形成に必要なガスが供給されず、ガラス塊をゆっくり冷却することができない。 As for the boiling point of the liquid, if the boiling point is too high, the boiling of the liquid stops with cooling of the glass lump, the gas necessary for gas layer formation is not supplied, and the glass lump cannot be cooled slowly.
一方、沸点が低すぎると液体の消耗が著しくなり、常に液体を補給しなければならない。
したがって、本発明では、成形用液体として、沸点が30〜200℃の液体を使用する。好ましい液体の沸点は60〜150℃、より好ましくは80〜120℃である。
On the other hand, if the boiling point is too low, the liquid is consumed significantly and the liquid must be constantly replenished.
Therefore, in the present invention, a liquid having a boiling point of 30 to 200 ° C. is used as the molding liquid. The boiling point of the preferred liquid is 60 to 150 ° C, more preferably 80 to 120 ° C.
また、膨張係数が大きいガラスほど冷却時の体積収縮が大きく、カン、割れ、真空泡が生じやすい。したがって、本発明は膨張係数が大きいガラスの成形に好適であり、100〜300℃における平均線膨張係数が50×10−7K−1以上のガラスの成形により好適であり、80×10−7K−1以上のガラスの成形にいっそう好適である。 In addition, a glass having a larger expansion coefficient has a larger volume shrinkage during cooling, and can easily form cans, cracks, and vacuum bubbles. Therefore, the present invention is suitable for molding a glass having a large expansion coefficient, and is suitable for molding a glass having an average linear expansion coefficient at 100 to 300 ° C. of 50 × 10 −7 K −1 or more, and 80 × 10 −7. It is more suitable for forming glass of K −1 or higher.
本発明では前述の諸条件を満たす液体を使用するが、こうした液体としてはフッ素化合物含有の液体が好ましいが、フッ素化合物は熱分解によってフッ酸を生成するため、液体の沸騰、ガス化により発生したフッ酸がガラス成形体表面を変質させ、ヤケと呼ばれる変質層が形成されやすい。しかし、得られたガラス成形体は全表面を研磨して精密プレス成形用プリフォームを作製するための母材であり、表面の変質層は上記研磨により確実に除去されることになる。 In the present invention, a liquid that satisfies the above-mentioned various conditions is used. As such a liquid, a liquid containing a fluorine compound is preferable. However, since the fluorine compound generates hydrofluoric acid by thermal decomposition, it is generated by boiling or gasification of the liquid. Hydrofluoric acid alters the surface of the glass molded body, and an altered layer called burn is easily formed. However, the obtained glass molded body is a base material for polishing the entire surface to produce a precision press-molding preform, and the altered layer on the surface is surely removed by the polishing.
なお、成形用液体としてフッ素化合物含有の液体を用いる場合、上記したように熱分解により生成したフッ酸を中和するために、所望により水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの塩基性物質を、フッ素化合物含有の液体に添加することができる。この場合、塩基性物質の添加量は、塩基性物質や成形用液体の種類にもよるが、該液体100質量部に対して、通常1〜10質量部、好ましくは3〜7質量部である。
(本発明の方法による効果)
本発明のガラス成形体の製造方法においては、熔融ガラス塊の液体への投入を、ノズル流出口から熔融ガラス滴を液体に滴下することにより行うことが望ましい。こうした方法では、熔融ガラス塊の液体への投入が、ノズルの流出口から熔融ガラス滴を液体に滴下することにより行われるが、ノズルの温度を一定に保ち、熔融ガラスを一定流量で連続して流出すると滴下の時間間隔が一定となり、熔融ガラス滴の質量が一定となる。
When a liquid containing a fluorine compound is used as the molding liquid, a basic such as calcium hydroxide, sodium hydroxide or potassium hydroxide is optionally used to neutralize the hydrofluoric acid generated by thermal decomposition as described above. The substance can be added to a liquid containing a fluorine compound. In this case, the addition amount of the basic substance is usually 1 to 10 parts by mass, preferably 3 to 7 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the liquid, although it depends on the type of the basic substance and the molding liquid. .
(Effects of the method of the present invention)
In the method for producing a glass molded body of the present invention, it is desirable that the molten glass lump is poured into the liquid by dropping molten glass droplets into the liquid from the nozzle outlet. In such a method, the molten glass lump is poured into the liquid by dropping molten glass droplets into the liquid from the nozzle outlet, but the temperature of the nozzle is kept constant and the molten glass is continuously supplied at a constant flow rate. When it flows out, the dropping time interval becomes constant, and the mass of the molten glass droplet becomes constant.
単位時間あたりの熔融ガラスの流出量を引上げ量と呼ぶが、光学ガラスの生産においては、引上げ量が変わると熔融容器内における熔融ガラスの滞在時間が変化するため、清澄条件が最適状態から外れたり、滞在時間が長くなることにより容器を構成する白金などの材料がガラス中に溶け込み、ガラスの着色が強まるなどの問題がおきる。こうした不具合を回避しつつ、所望質量の熔融ガラス滴を得るには引上げ量を一定に維持し、滴下の時間間隔を調整すればよい。 The amount of molten glass that flows out per unit time is called the pulling amount, but in the production of optical glass, if the pulling amount changes, the residence time of the molten glass in the melting vessel changes, so the clarification conditions may deviate from the optimum state. When the staying time becomes long, a material such as platinum constituting the container is dissolved in the glass, and the coloring of the glass becomes strong. In order to obtain molten glass droplets with a desired mass while avoiding such problems, the pulling amount is kept constant and the time interval of dropping is adjusted.
本発明によれば、従来のようにガラスの滴下毎に成形型をノズルの下方に次々に移送する必要がないため、滴下間隔を短くして単位時間あたりのガラス成形体の生産量を高めることができる。熔融ガラス滴の質量が小さいほうが滴下間隔は短くなるから、享受できるメリットはより大きい。 According to the present invention, since it is not necessary to transfer the molding die to the lower part of the nozzle one after another for dropping glass as in the prior art, the drop interval is shortened to increase the production amount of the glass molded body per unit time. Can do. The smaller the mass of the molten glass droplet, the shorter the dropping interval, and the greater the merit that can be enjoyed.
前述のガス化しやすい液体の使用とあわせ、本発明は軽量のガラス成形体の成形に好適であり、特に質量が100mg以下の熔融ガラス滴の滴下に好適であり、50mg以下の熔融ガラス滴の滴下により好適である。 In combination with the use of the liquid that is easily gasified, the present invention is suitable for forming a lightweight glass molded body, particularly suitable for dropping a molten glass droplet having a mass of 100 mg or less, and dropping a molten glass droplet having a mass of 50 mg or less. Is more preferable.
なお、熔融ガラス滴の滴下による方法では、ガラス成形体の形状を決める因子としてガラス滴の表面張力が支配的になるため、ガラス滴を球状に成形できるメリットがある。球状のガラス成形体は研磨がしやすく、プリフォームを効率的に生産する上から好ましいと言える。
(液体の温度制御方法)
本発明においては、熔融ガラス滴を液体に滴下し、液体中で冷却、成形する工程を繰り返してガラス成形体を量産する際、当該液体の温度を0〜200℃の範囲における所定の温度±10℃に維持する制御を行うことにより、ガラス成形体を効率よく量産することができる。
In addition, in the method by dripping a molten glass drop, since the surface tension of a glass drop becomes dominant as a factor which determines the shape of a glass molded object, there exists a merit which can shape | mold a glass drop spherically. A spherical glass molded body is easy to polish and can be said to be preferable from the viewpoint of efficiently producing a preform.
(Liquid temperature control method)
In the present invention, when mass-producing a glass molded body by repeating the steps of dropping a molten glass droplet into the liquid, cooling and molding in the liquid, the temperature of the liquid is a predetermined temperature ± 10 in the range of 0 to 200 ° C. By carrying out the control to maintain at ° C., the glass molded body can be mass-produced efficiently.
すなわち、気化熱が小さい液体を使用して液体中でガラスをゆっくり冷却する場合でも液体の消耗量を減少させることができる。また、ガラス成形体の量産中、液温を一定に保つことにより熱履歴が一定のガラス成形体を量産することができ、研磨によって質量公差が極めて小さいプリフォームを作ることもできる。 That is, even when the glass is slowly cooled in the liquid using a liquid having a small heat of vaporization, the amount of consumption of the liquid can be reduced. Further, during the mass production of glass molded bodies, a glass molded body having a constant thermal history can be mass-produced by keeping the liquid temperature constant, and a preform having a very small mass tolerance can be made by polishing.
さらに、ガラス成形体の品質が安定することによって、多数のガラス成形体を同時に研磨したときの研磨の進行度を一定にすることもできるし、品質が揃ったガラス成形体を研磨することにより、研磨時のガラスの破損を低減、防止することもできる。 Furthermore, by stabilizing the quality of the glass molded body, it is possible to make the progress of polishing constant when simultaneously polishing a large number of glass molded bodies, and by polishing a glass molded body with uniform quality, It is also possible to reduce or prevent glass breakage during polishing.
上記±10℃の範囲で維持される液体の所定温度をTliq[℃]とした場合、当該液体をTliq[℃]に制御する方法としては、当該液体を上記温度に均一に維持し得る方法であればよく、特に制限はないが、例えば液体の外部循環流路を形成するとともに、前記流路中に熱交換器を設けて循環する液体を冷却し、液温を一定に維持する制御方法が好ましい。その際、熔融ガラス滴を滴下する液面に液体の循環によって流れを生じさせながら次々に熔融ガラス滴を滴下することがより望ましい。滴下距離が短ければ、滴下間隔tが短くてもガラス滴同士が空中でくっつくことはないが、ガラス滴が液面に達すると急激に減速するので、次に滴下したガラス滴が液面上のガラス滴にくっついてしまうことがある。上記構成を採用することで、液面に達したガラス滴を液体の循環流によって流し、液面到達時の位置から速やかにずらずことで、こうした不具合を回避することができる
その他液温の制御方法としては、液体中に熱交換器を浸漬して液温を一定に維持する方法や、液体が収容された容器を周りから冷やして、液温を一定に維持する方法などがある。
When the predetermined temperature of the liquid maintained in the range of ± 10 ° C. is Tliq [° C.], a method for controlling the liquid to Tliq [° C.] is a method capable of maintaining the liquid uniformly at the temperature. Although there is no particular limitation, for example, there is a control method for forming an external circulation flow path for liquid and for providing a heat exchanger in the flow path to cool the circulating liquid and maintain the liquid temperature constant. preferable. At that time, it is more desirable to drop the molten glass droplets one after another while causing a flow by circulation of the liquid on the liquid surface where the molten glass droplets are dropped. If the dropping distance is short, the glass droplets do not stick in the air even if the dropping interval t is short, but when the glass droplet reaches the liquid level, it rapidly decelerates. May stick to glass drops. By adopting the above configuration, glass droplets that have reached the liquid level can be caused to flow by the circulating flow of the liquid, and this problem can be avoided by not swiftly shifting from the position at the time of reaching the liquid level. As a method, there are a method of maintaining a constant liquid temperature by immersing a heat exchanger in a liquid, a method of maintaining a constant liquid temperature by cooling a container containing the liquid from the surroundings, and the like.
いずれの方法でも液体の温度を測定し、測定結果と液温の設定値を比較し、液温のほうが高い場合は熱交換器による液体の冷却を強め、液温のほうが低い場合は熱交換器による液体の冷却を弱めるか停止する。こうしたフィードバック制御を行う上から液体の温度は熱電対などのように温度データが電気信号に変換される測定器を用いることが好ましい。フィードバック制御はマイクロコンピュータなどを用いる公知の制御方法を採用すればよい。 In any method, measure the temperature of the liquid, compare the measurement result with the set value of the liquid temperature, and if the liquid temperature is higher, increase the cooling of the liquid by the heat exchanger, and if the liquid temperature is lower, the heat exchanger Reduce or stop liquid cooling by. From the viewpoint of performing such feedback control, it is preferable to use a measuring device that converts temperature data into an electrical signal, such as a thermocouple, for the temperature of the liquid. For the feedback control, a known control method using a microcomputer or the like may be employed.
次に、本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法について説明する。
[精密プレス成形用プリフォームの製造方法]
本発明の精密プレス成形用プリフォーム(以下、単にプリフォームと称することがある。)の製造方法は、前述した方法で作製したガラス成形体の全表面を研磨処理してプリフォームを作製することを特徴とする。
Next, the manufacturing method of the precision press molding preform of this invention is demonstrated.
[Precision press molding preform manufacturing method]
The method for producing a precision press-molding preform (hereinafter sometimes simply referred to as a preform) of the present invention is to prepare a preform by polishing the entire surface of the glass molded body produced by the above-described method. It is characterized by.
ガラス製の光学素子の生産にあたっては、多種の光学ガラスの中から所望の光学特性に応じたガラスを選択し、光学素子の質量に応じた分量のプリフォームを作ることになる。こうした状況下、ユーザーからの需要に速やかに対応するには、予め、ガラスの種類毎に何種類もの質量のプリフォームを多数個揃えておかなければならない。しかし、このような方法はプリフォームの不必要な在庫を常時かかえることになるため、好ましくない。 In production of a glass optical element, a glass corresponding to a desired optical characteristic is selected from a variety of optical glasses, and a preform having an amount corresponding to the mass of the optical element is made. Under such circumstances, in order to respond quickly to the demand from the user, it is necessary to prepare a large number of preforms having various masses for each type of glass. However, such a method is not preferable because it always requires unnecessary inventory of preforms.
本発明によれば、上記状況においてもユーザーの需要に対し、次のように迅速かつ効率的に対応することができる。等質量のガラス成形体を成形して、複数個のガラス成形体からなるロットを作る。ロット毎にガラス成形体1個の質量を変え、前記質量が段階的に異なる複数のロットを作る。具体的には、必要とされるプリフォームの最小質量に研磨しろの質量を加えた質量αをもつガラス成形体のロット、必要とされるプリフォームの最大質量に研磨しろの質量βを加えた質量をもつガラス成形体のロット、そして質量αとβの間の質量をもつガラス成形体からなるロットを1種または複数種作製する。こうして何段階かの質量をもつガラス成形体からなるロットを用意する。需要に応じて特定質量のプリフォームが必要になったとき、前記特定質量より大きくかつ前記質量に最も近い質量のガラス成形体からなるロットを選択し、このロットに含まれるガラス成形体の全表面を研磨処理して前記質量のプリフォームを作製する。こうすることにより、研磨しろの調整によって所望質量のプリフォームを効率的に製造することができる。 According to the present invention, even in the above situation, it is possible to respond quickly and efficiently to user demand as follows. An equal-mass glass molded body is formed to make a lot consisting of a plurality of glass molded bodies. The mass of one glass molded body is changed for each lot, and a plurality of lots having different masses are produced. Specifically, a lot of glass molded products having a mass α obtained by adding the mass of the polishing preform to the minimum mass of the preform required, and adding a mass β of the polishing margin to the maximum mass of the preform required. One type or a plurality of types of lots composed of a glass molded body having a mass and a glass molded body having a mass between masses α and β are produced. In this way, a lot made of a glass molded body having several stages of mass is prepared. When a preform with a specific mass is required according to demand, a lot consisting of a glass molded body having a mass larger than the specific mass and closest to the mass is selected, and the entire surface of the glass molded body contained in the lot Is polished to prepare a preform having the above-mentioned mass. By doing so, a preform having a desired mass can be efficiently manufactured by adjusting the polishing margin.
なお、前記(1)式を満たしつつ、熱分解によるフッ素発生量が少ないフッ素化合物としては、CF3(CF2)5CF3、CF3CH2OCF2CF2Hなどを例示することができる。ハイドロフルオロエーテルの中でもCF3CH2OCF2CF2HはCF3(CH2)3OCH3[住友スリーエム社製、商品名「ノベック」]と異なり、フッ素発生量が少なく、該ノベックの30%程度の発生量に抑えることができるため、最小研磨しろを少なく設定することができる。
(研磨処理)
本発明においては、前述のようにして得られたガラス成形体の全表面を研磨処理して、所望のプリフォームを作製するが、研磨処理として、以下に示す方法を用いることができる。
Examples of the fluorine compound that satisfies the formula (1) and generates a small amount of fluorine by thermal decomposition include CF 3 (CF 2 ) 5 CF 3 , CF 3 CH 2 OCF 2 CF 2 H, and the like. . Among hydrofluoroethers, CF 3 CH 2 OCF 2 CF 2 H, unlike CF 3 (CH 2 ) 3 OCH 3 [manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd., trade name “Novek”], generates less fluorine, and 30% of the Novec Since the generated amount can be suppressed to a certain level, the minimum polishing margin can be set small.
(Polishing process)
In the present invention, the entire surface of the glass molded body obtained as described above is polished to produce a desired preform. As the polishing process, the following method can be used.
断面が円弧上の溝を形成した研磨盤の溝内に球状ガラス成形体を置き、もう一つの研磨盤でガラス成形体を挟むようし、研磨剤を混合したスラリーと呼ばれる液体をかけながらガラス成形体を上記溝に沿って転がしながらガラス成形体の全表面を均等に研磨処理する。このようにして真球度の高い球状のプリフォームを作ることができる。こうした方法は、ガラス成形体と相似形状のプリフォームが得られるので、球体の直径を測定しながら研磨しろを調整するだけで、比較的簡単に目的質量のプリフォームを作ることができる。研磨処理によって減少するガラスの質量はガラスの比重と直径、直径の減少量から容易に算出することができる。 Place the spherical glass molded body in the groove of the polishing machine with a cross-section of the groove on the circular arc, and sandwich the glass molded product with another polishing machine, and apply the liquid called slurry mixed with abrasive to form the glass. The entire surface of the glass molded body is uniformly polished while rolling the body along the groove. In this way, a spherical preform having a high sphericity can be produced. In such a method, a preform having a shape similar to that of a glass molded body can be obtained. Therefore, a preform having a target mass can be made relatively simply by adjusting the polishing margin while measuring the diameter of the sphere. The mass of the glass that is reduced by the polishing treatment can be easily calculated from the specific gravity, the diameter, and the reduction amount of the diameter of the glass.
なお、上記球状ガラス成形体の研磨処理では研磨盤の溝内に等質量のガラス成形体を置いて同時に研磨することが望ましい。こうすれば各ワークに均等な圧力が加わり、ワーク毎の研磨しろを均一にすることができ、質量公差が極めて小さいプリフォームを多数、同時に生産することができる。 In the polishing treatment of the spherical glass molded body, it is desirable to place an equal mass of the glass molded body in the groove of the polishing disk and polish it simultaneously. In this way, an equal pressure is applied to each workpiece, the polishing margin for each workpiece can be made uniform, and a large number of preforms with extremely small mass tolerances can be produced simultaneously.
このような態様も含め、本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法は、上記方法により作製したガラス成形体の全表面を研磨処理してプリフォームを作製する方法である。研磨方法としては、上記方法の他、公知の方法を利用することもできる。研磨処理に先立ち、必要に応じてガラス成形体をアニールしてもよい。アニールにより歪が低減されるので、研磨処理における破損防止効果を得ることができる。 The method for producing a precision press-molding preform according to the present invention including such an embodiment is a method for producing a preform by polishing the entire surface of a glass molded body produced by the above method. As a polishing method, a known method can be used in addition to the above method. Prior to the polishing treatment, the glass molded body may be annealed as necessary. Since distortion is reduced by annealing, an effect of preventing damage in the polishing process can be obtained.
なお、本発明によれば、液体中でガラス塊をゆっくり冷却することができるので、目視によりわかるクラックは勿論、目視では判りにくいクラックの発生も防止できる。微小なクラックが入ったガラス成形体を見逃して研磨工程にかけると研磨処理中にクラックが急激に成長した破損に至る。前述のように多数のガラス成形体を同時に研磨処理するので、1個でもガラスが破損するとその破片が他のガラス表面を傷つけてしまい、多数の不良品を出すことになってしまう。上記のように本発明によればこうしたトラブルを回避することもできる。 In addition, according to this invention, since the glass lump can be cooled slowly in a liquid, generation | occurrence | production of the crack which is hard to understand visually as well as the crack understood visually can be prevented. If a glass molded body containing minute cracks is overlooked and subjected to a polishing process, the cracks will grow rapidly during the polishing process. As described above, since a large number of glass moldings are simultaneously polished, if even one piece of glass is broken, the broken pieces will damage other glass surfaces, resulting in a large number of defective products. As described above, according to the present invention, such troubles can be avoided.
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においては、前述の方法により製造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光学素子を製造する。精密プレス成形の方法、条件は、公知の方法、条件を適用し、各ケースに合わせて最適化をすればよい。
Next, the manufacturing method of the optical element of this invention is demonstrated.
[Method for Manufacturing Optical Element]
In the method for producing an optical element of the present invention, an optical element is produced by precision press molding the preform for precision press molding produced by the above-described method. The precision press molding method and conditions may be optimized according to each case by applying known methods and conditions.
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。 Precision press molding is also called a mold optics molding method, and is a method of forming the shape of an optical functional surface by press molding, and is already well known in the technical field. 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、プレス成形型に前述のプリフォームを導入し、上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 aforementioned 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程度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 press molding method 1, both the temperature of the press mold and the preform are heated to a temperature at which the glass constituting the preform exhibits a viscosity of about 10 6 to 10 12 dPa · s to perform precision press molding. It is preferable.
また上記ガラスが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。 Further, after the glass is cooled to a temperature showing 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, 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、前述の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 above-mentioned preform, it is introduced into a press mold and precision press-molded, that is, the press mold and the preform are separately preheated, and the preheated preform is introduced into the press mold. And precision press molding.
この方法によれば、当該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 heated in advance 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、上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、当該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 press molding method 2, it is preferable to preheat to a temperature at which the glass constituting the preform exhibits a viscosity of 10 9 dPa · s or less, more preferably 10 9 dPa · s.
また、当該プリフォームを浮上しながら予熱することが好ましく、さらに当該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、当該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、上記ガラスが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. 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、上記ガラスの粘度が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上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、当該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, wherein the shape of the upper mold molding surface and the shape of the lower mold molding surface are different, and a preheated preform is supplied onto the lower mold and pressed. Molding can be performed. According to the present invention, by using the preform, the optical element can be produced with high productivity without causing problems such as a gas trap even if a press mold having different molding surface shapes of the upper mold and the lower mold is used. It can be manufactured originally.
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.
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例1
(1)ガラス成形体の製造
屈折率ndが1.806、アッベ数νdが40.7のホウ酸ランタン含有ガラスを1200℃で熔解し、1050℃に温度制御された白金製流出パイプを通り、1000℃に温度制御された白金製流出ノズルより熔融ガラスを滴下した。白金ノズルの外径0.8mm、内径0.6mmでノズルの外径部鉛直下方に窒素ガスを0.8リットル/分の流量で定常的に流し、ノズル先端により滴下する質量より小さい質量のガラス滴を得た。質量は20mgで滴下間隔は0.2秒であった。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
Example 1
(1) Production of glass molded body A lanthanum borate-containing glass having a refractive index nd of 1.806 and an Abbe number νd of 40.7 was melted at 1200 ° C, and passed through a platinum outlet pipe whose temperature was controlled at 1050 ° C. Molten glass was dropped from a platinum outflow nozzle whose temperature was controlled at 1000 ° C. A glass with a mass smaller than the mass of a platinum nozzle with an outer diameter of 0.8 mm and an inner diameter of 0.6 mm, with nitrogen gas flowing constantly at a flow rate of 0.8 l / min vertically below the outer diameter of the nozzle, and dropping by the nozzle tip. Drops were obtained. The mass was 20 mg and the dropping interval was 0.2 seconds.
ノズルより滴下されたガラスは、パーフルオロカーボン[住友スリーエム社製、商品名「フロリナートFC−84」、示性式CF3(CF2)5CF3、A=143J/g、BP=80℃]の入った容器(内径80mm、液位800mm、円筒状の容器)に落下し、液面から容器の底に到達するまで、約4秒間を要した。液体はスターリング冷却機を備えた外部循環式冷却装置で温度コントロールを行い、20±5℃の範囲に制御した。容器の底には、開閉弁が設けてあり、5分おきに開閉を行い、ガラス成形体を取り出した。出来上がったガラス成形体は、平均直径2.03mm、真円度50μm以下の球体であり、カン・割れ・真空泡といった急冷による欠陥は一切入っていなかった。表面を電子顕微鏡で観察したところ、パーフルオロカーボンのフッ素成分とガラスが反応したため、僅かに白ヤケを起していた。なお、上記真円度は、真円度測定機(ミツトヨ社製「RA−2100」)を用いて測定した。
(2)プリフォームの製造
上記(1)で得られたガラス母材を取りシロ100μmで研磨処理し、直径1.83mmとしたところ、表面に一切の欠陥がない球プリフォームロットが得られた。研磨処理に要した時間は12時間であった。
(3)光学素子の製造
上記(2)で得られた球プリフォームロットの中の100,000個の球プリフォームについて、以下に示すようにプレス成形型で精密プレス成形を行い、非球面レンズを生産した。
The glass dropped from the nozzle was perfluorocarbon [manufactured by Sumitomo 3M, trade name “Fluorinert FC-84”, characteristic CF 3 (CF 2 ) 5 CF 3 , A = 143 J / g, BP = 80 ° C.]. It took about 4 seconds to fall into the container (inner diameter 80 mm, liquid level 800 mm, cylindrical container) and reach the bottom of the container from the liquid level. The temperature of the liquid was controlled by an external circulation type cooling device equipped with a Stirling cooler, and was controlled within a range of 20 ± 5 ° C. An open / close valve was provided at the bottom of the container, and opened and closed every 5 minutes to take out the glass molded body. The finished glass molded body was a sphere having an average diameter of 2.03 mm and a roundness of 50 μm or less, and contained no defects due to rapid cooling such as cans, cracks, and vacuum bubbles. When the surface was observed with an electron microscope, the fluorine component of the perfluorocarbon and the glass reacted, resulting in slight white burn. The roundness was measured using a roundness measuring machine (“RA-2100” manufactured by Mitutoyo Corporation).
(2) Manufacture of preforms The glass base material obtained in (1) above was taken and polished with a white 100 μm to a diameter of 1.83 mm. As a result, a spherical preform lot with no defects on the surface was obtained. . The time required for the polishing treatment was 12 hours.
(3) Manufacture of optical elements 100,000 spherical preforms in the spherical preform lot obtained in (2) above are precision press molded with a press mold as shown below, and an aspheric lens Produced.
各球プリフォームを、図1に示す、成形面に炭素含有膜(ダイヤモンド様カーボン膜)が設けられたSiC製の上型1及び下型2の間に配置した後、石英管11内を窒素雰囲気としてヒーター12に通電して石英管11内を加熱した。成形型内の温度を、被成形球プリフォーム4の粘度が約105〜109dPa・sとなる温度とした後、この温度を維持しつつ、押し棒13を降下させて上型1を上方から押して成形型内の被成形球プリフォーム4をプレスした。プレスの圧力は5〜15MPa、プレス時間は10〜300秒間とした。プレス後、プレスの圧力を解除し、非球面プレス成形されたガラス成形体を上型1及び下型2と接触させたままの状態でガラス転移温度まで徐冷し、次いで室温付近まで急冷して非球面に成形されたガラスを成形型から取り出した。なお、図1において、符号3は案内型、10は支持台、9は支持棒、14は熱電対である。
Each spherical preform shown in FIG. 1 is placed between an upper die 1 and a lower die 2 made of SiC having a carbon-containing film (diamond-like carbon film) on the molding surface, and then the inside of the
得られた精密プレス成形品を、アニール炉にて380℃まで加熱し、2時間その温度を維持した後に、1時間で常温に降温する条件で、アニール処理して非球面レンズを得た。得られた非球面レンズは、偏肉精度の良い[コバ厚のばらつきが±0.005mm以内(レーザ変位計にてコバ厚を1周測定する方法により測定)]ものであった。
実施例2
(1)ガラス成形体の製造
屈折率ndが1.82、アッベ数νdが24の重フリン系ガラスを1100℃で熔解し、950℃に温度制御された白金製流出パイプを通り、900℃に温度制御された白金製流出ノズルより熔融ガラスを滴下した。白金ノズルの外形0.8mm、内径0.7mmでノズルの外径部鉛直下方に窒素ガスを0.5リットル/分の流量で定常的に流し、ノズル先端により滴下する質量より小さい質量のガラス滴を得た。質量は40mgであり、滴下間隔は0.25秒であった。
The obtained precision press-molded product was heated to 380 ° C. in an annealing furnace, maintained at that temperature for 2 hours, and then annealed under the condition of cooling to room temperature in 1 hour to obtain an aspheric lens. The obtained aspherical lens had good thickness accuracy [variation of edge thickness within ± 0.005 mm (measured by measuring the edge thickness once with a laser displacement meter)].
Example 2
(1) Manufacture of glass molded body A heavy furin glass having a refractive index nd of 1.82 and an Abbe number νd of 24 is melted at 1100 ° C., passed through a platinum outflow pipe whose temperature is controlled to 950 ° C., and then heated to 900 ° C. Molten glass was dropped from a temperature-controlled platinum outflow nozzle. A glass droplet with a platinum nozzle outer diameter of 0.8 mm and an inner diameter of 0.7 mm, with nitrogen gas flowing constantly at a flow rate of 0.5 liters / min. Got. The mass was 40 mg, and the dropping interval was 0.25 seconds.
ノズルより滴下されたガラス滴はハイドロフルオロエーテル[旭硝子社製、商品名「アサヒクリンAE3100」、示性式CF3CH2OCF2CF2H+エタノール、A=246J/g、BP=54℃]の入った容器(内径100mm、液位1200mm)に落下し、液面から容器の底に到達するまで、約6秒を要した。液体はスターリング冷却機を備えた外部循環装置で温度コントロールを行い、20±5℃の範囲に制御した。容器の底には、開閉弁が設けてあり、10分おきに開閉を行い、ガラス成形体を取り出した。出来あがったガラス成形体は、平均直径2.76mm、真円度100μm以下の、球形体であり、カン・ワレ・真空泡といった急冷による欠陥は一切入っていなかった。表面を電子顕微鏡で観察したところ、ハイドロフルオロエーテルのフッ素成分とガラスが反応したため、僅かに白ヤケを起していた。
(2)プリフォームの製造
上記(1)で得られたガラス母材を取りシロ150μmで研磨処理し、直径2.46mmとしたところ、表面に一切の欠陥がない球プリフォームロットが得られた。研磨処理に要した時間は12時間であった。
(3)光学素子の製造
上記(2)で得られた球プリフォームロットの中の100,000個の球プリフォームについて、実施例1と同様にして、精密プレス成形を行い、精密プレス成形品を得たのち、バッチ式アニール炉で350℃まで加熱し、2時間その温度を維持した後に、1時間で常温まで降温する条件で、アニール処理して非球面レンズを得た。得られた非球面レンズは、偏肉精度の良い(コバ厚のばらつきが±0.005mm以内)ものであった。
The glass droplets dropped from the nozzle were made of hydrofluoroether [Asahi Glass Co., Ltd., trade name “Asahiklin AE3100”, characteristic formula CF 3 CH 2 OCF 2 CF 2 H + ethanol, A = 246 J / g, BP = 54 ° C.] It took about 6 seconds to drop into the container (inner diameter 100 mm, liquid level 1200 mm) and reach the bottom of the container from the liquid level. The temperature of the liquid was controlled by an external circulation device equipped with a Stirling cooler, and was controlled within a range of 20 ± 5 ° C. An open / close valve was provided at the bottom of the container, and the glass formed body was taken out by opening and closing every 10 minutes. The finished glass molded body was a spherical body having an average diameter of 2.76 mm and a roundness of 100 μm or less, and did not contain any defects due to rapid cooling such as cans, cracks, and vacuum bubbles. When the surface was observed with an electron microscope, the fluorine component of the hydrofluoroether and the glass reacted with each other, resulting in slight white burn.
(2) Manufacture of preform The glass preform obtained in (1) above was taken and polished with a white 150 μm to a diameter of 2.46 mm, and a spherical preform lot with no defects on the surface was obtained. . The time required for the polishing treatment was 12 hours.
(3) Manufacture of optical element About 100,000 ball preforms in the ball preform lot obtained in (2) above, precision press molding was performed in the same manner as in Example 1, and precision press molded products were obtained. After being heated to 350 ° C. in a batch type annealing furnace, maintained at that temperature for 2 hours, and then annealed under the condition of cooling to room temperature in 1 hour to obtain an aspheric lens. The obtained aspherical lens had good thickness accuracy (the variation in edge thickness was within ± 0.005 mm).
本発明のガラス成形体の製造方法によれば、精密プレス成形用プリフォームなどの高品質なガラス物品を作るための母材となるガラス成形体を、高い生産性のもとに効率よく製造することができる。また上記ガラス成形体を用いて、精密プレス成形用プリフォームを製造することができ、該精密プレス成形用プリフォームから、各種光学素子を製造することができる。 According to the method for producing a glass molded body of the present invention, a glass molded body that is a base material for producing a high-quality glass article such as a precision press-molding preform is efficiently manufactured with high productivity. be able to. Moreover, a precision press-molding preform can be manufactured using the glass molded body, and various optical elements can be manufactured from the precision press-molding preform.
1 上型
2 下型
3 案内型(胴型)
4 プリフォーム
9 支持棒
10 支持台
11 石英管
12 ヒーター
13 押し棒
14 熱電対
1 Upper mold 2 Lower mold 3 Guide mold (torso mold)
4
Claims (10)
熔融ガラス滴を液体に滴下して液体中で冷却、成形後、全表面を研磨処理してガラス製の精密プレス成形用プリフォームを作製するための母材であって、前記熔融ガラス塊と等質量のガラス成形体を得ること、および
前記液体として、1気圧下における沸点BPが30〜200℃、定圧比熱をCp[J/(g・K)]、気化熱をQ[J/g]とした場合、下記関係式(1)
Cp×(BP−20℃)+Q≦900J/g ……(1)
を満たす液体を用いること、ならびに、
循環する液体を冷却し、液温を一定に維持するとともに、液面に達したガラス滴を液体の循環流によって流し、液面到達時の位置からずらし、ガラス滴同士のくっつきを防止すること、
を特徴とするガラス成形体の製造方法。 In a method for producing a solid glass molded body from molten glass,
A molten glass drop is dropped into a liquid, cooled in the liquid, molded, and then the entire surface is polished to produce a glass precision press-molding preform, such as the molten glass lump, etc. A glass molded body having a mass is obtained. As the liquid, a boiling point BP at 1 atm is 30 to 200 ° C., a constant pressure specific heat is Cp [J / (g · K)], and a heat of vaporization is Q [J / g]. The following relational expression (1)
Cp × (BP−20 ° C.) + Q ≦ 900 J / g (1)
The use of a liquid filling, as well,
Cooling the circulating liquid, maintaining the liquid temperature constant, flowing the glass droplets that have reached the liquid level with the circulating flow of liquid, shifting from the position when the liquid level is reached, preventing the glass droplets from sticking together,
A method for producing a glass molded body characterized by the above.
熔融ガラス塊を液体に投入して液体中で冷却、成形後、全表面を研磨処理してガラス製の精密プレス成形用プリフォームを作製するための母材であって、前記熔融ガラス塊と等質量のガラス成形体を得ること、およびA molten glass lump is poured into a liquid, cooled in the liquid, molded, and then the entire surface is polished to produce a precision press-molding preform made of glass, such as the molten glass lump, etc. Obtaining a glass molded body of mass, and
前記液体として、1気圧下における沸点BPが30〜200℃、定圧比熱をCp[J/(g・K)]、気化熱をQ[J/g]とした場合、下記関係式(1)When the boiling point BP at 1 atm is 30 to 200 ° C., the constant pressure specific heat is Cp [J / (g · K)], and the heat of vaporization is Q [J / g] as the liquid, the following relational expression (1)
Cp×(BP−20℃)+Q≦900J/g ……(1)Cp × (BP−20 ° C.) + Q ≦ 900 J / g (1)
を満たす液体を用いること、ならびに、Using a liquid that satisfies
前記液体がCF The liquid is CF 33 (CF(CF 22 )) 55 CFCF 33 および/またはCFAnd / or CF 33 CHCH 22 OCFOCF 22 CFCF 22 Hであること、Being H,
を特徴とするガラス成形体の製造方法。A method for producing a glass molded body characterized by the above.
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