JP5442420B2 - Thickness determination method and manufacturing method of glass material for precision press molding, and manufacturing method of glass optical element - Google Patents

Thickness determination method and manufacturing method of glass material for precision press molding, and manufacturing method of glass optical element Download PDF

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Description

本発明は、精密プレス成形によってガラス光学素子を得るために使用可能な精密プレス成形用ガラス素材の肉厚決定方法、精密プレス成形用ガラス素材の製造方法、および上記製造方法によって得られた精密プレス成形用ガラス素材を使用するガラス光学素子の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for determining the thickness of a glass material for precision press molding that can be used to obtain a glass optical element by precision press molding, a method for manufacturing a glass material for precision press molding, and a precision press obtained by the above manufacturing method. The present invention relates to a method for producing a glass optical element using a molding glass material.

ガラスレンズ等の光学素子を製造する方法として、対向する成形面を有する上型と下型により、成形素材(以下、「プレス成形用ガラス素材」または「ガラスプリフォーム」という)をプレス成形する方法(「精密プレス成形法」、「精密モールドプレス法」等と呼ばれる)が知られている。この方法は、熔融状態から所定形状に固化させた光学ガラスまたは所定形状に研磨加工した光学ガラスを成形型内に投入し、加熱プレス成形することによりガラス光学素子を得る方法である。精密プレス成形法は、精密に加工された成形型を用いることでプレス成形後の研磨加工などの後加工を必要としないために安価に高性能のレンズを得ることができる。   As a method of manufacturing an optical element such as a glass lens, a method of press molding a molding material (hereinafter referred to as “glass material for press molding” or “glass preform”) using an upper mold and a lower mold having opposed molding surfaces (Referred to as “precision press molding method”, “precision mold press method”, etc.). This method is a method of obtaining a glass optical element by putting optical glass solidified into a predetermined shape from a molten state or optical glass polished into a predetermined shape into a mold and hot press molding. The precision press molding method does not require post-processing such as polishing after press molding by using a precisely machined mold, so that a high-performance lens can be obtained at low cost.

上記精密プレス成形法によって光学素子を成形する際、ガラスプリフォームの形状や体積は、目的とする光学素子の形状や体積に近似されているほど、変形量が少なくなり短時間でプレス成形ができるため、生産効率の向上の点から望ましい。   When an optical element is molded by the precision press molding method, the amount of deformation is reduced and the press molding can be performed in a short time as the shape and volume of the glass preform are approximated to the shape and volume of the target optical element. Therefore, it is desirable from the viewpoint of improving production efficiency.

ガラスプリフォームを成形する光学素子の形状に近似化する手法としては、熔融したガラスを滴下し、型でプレスすることでガラスプリフォームを近似形状化する方法が知られている(特許文献1〜3参照)。   As a method of approximating the shape of an optical element for molding a glass preform, there is known a method of dropping a molten glass and pressing it with a mold to approximate the glass preform (Patent Documents 1 to 3). 3).

またガラスプリフォームの近似形状化の目安として、その曲率を規定すること(特許文献4参照)、表面粗さを規定すること(特許文献5参照)、外径を規定すること(特許文献6参照)が提案されている。   In addition, as a measure of approximate shaping of the glass preform, the curvature is defined (see Patent Document 4), the surface roughness is defined (see Patent Document 5), and the outer diameter is defined (see Patent Document 6). ) Has been proposed.

特開平9−52720号公報JP-A-9-52720 特開平7−165431号公報JP-A-7-165431 特許第2790547号明細書Japanese Patent No. 2790547 特許第3130619号明細書Japanese Patent No. 3130619 特開平5−286728号公報JP-A-5-286728 特公平7−055838号公報Japanese Patent Publication No. 7-055838

上記の通りガラスプリフォームは近似形状化するほど、生産効率の向上に寄与するが、ガラスプリフォームの肉厚を成形する光学素子の肉厚に近づけすぎると、変形量の不足による転写不良が生じ、結果として光学機能面の性能不良が生じてしまう。
しかし従来、近似形状化の目安に関し、近似形状化したガラスプリフォームの肉厚を規定することは行われていない。近似形状化したガラスプリフォームの肉厚に関する記載があるものでも(上記特許文献6)、ガラスプリフォームの肉厚はレンズに対して少し厚いとしか記載されていない。したがって、従来、ガラスプリフォームの近似形状化に於ける肉厚は試行錯誤により、大凡の目安として決定するしかなかった。
As described above, the closer the glass preform is to the approximate shape, the more it contributes to the improvement of production efficiency.However, if the thickness of the glass preform is too close to the thickness of the optical element to be molded, transfer defects occur due to insufficient deformation. As a result, poor performance of the optical function surface occurs.
However, conventionally, regarding the approximate shape standard, it has not been specified to define the thickness of the approximated glass preform. Even if there is a description relating to the thickness of an approximately shaped glass preform (Patent Document 6), it is only described that the thickness of the glass preform is a little thicker than the lens. Therefore, conventionally, the thickness in the approximate shaping of the glass preform has only been determined as a rough guide by trial and error.

そこで本発明の目的は、近似形状化された精密プレス成形用ガラスプリフォームの肉厚を、試行錯誤を経ることなく決定するための手段を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide means for determining the thickness of a precision press-molded glass preform having an approximate shape without trial and error.

本願発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、プレス成形時のガラスの変形量と変形速度との間には相関関係が成り立ち、この相関関係を利用することにより、近似形状化された精密プレス成形用ガラス素材の肉厚を、変形量の不足による転写不良を起こさない範囲に設定することができることを、新たに見出した。
本発明は、以上の知見に基づき完成された。
As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have established a correlation between the deformation amount and the deformation speed of the glass during press molding, and by utilizing this correlation, It has been newly found that the thickness of the glass material for precision press molding that has been approximated can be set within a range that does not cause transfer failure due to insufficient deformation.
The present invention has been completed based on the above findings.

即ち、上記目的は、下記手段により達成された。
[1]精密プレス成形用ガラス素材の肉厚決定方法であって、
精密プレス成形により得ようとするガラス成形体と同一硝材からなり同一体積を有し、かつ該ガラス成形体よりも肉厚が厚いテスト用ガラス素材を、得ようとするガラス成形体の肉厚となるようにプレス成形するテストプレス成形を行うこと、
上記テストプレス成形における肉厚変形量と変形速度との相関関係を示す近似直線を作成すること、
を、300kg以下の少なくとも2種類の異なるプレス荷重において実施することにより、少なくとも2種類の上記近似直線を作成し、作成された近似直線の交点における肉厚変形量の値を、得ようとするガラス成形体の肉厚に足し合わせた値以上に、上記精密プレス成形用ガラス素材の肉厚を決定することを特徴とする、前記肉厚決定方法。
[2]原料ガラスを成形することにより精密プレス成形用ガラス素材を製造する方法において、
[1]に記載の方法により精密プレス成形用ガラス素材の肉厚を決定し、
上記成形において、決定された肉厚を有する精密プレス成形用ガラス素材を作製する、精密プレス成形用ガラス素材の製造方法。
[3][2]に記載の製造方法により精密プレス成形用ガラス素材を作製すること、
作製された精密プレス成形用ガラス素材を加熱し、軟化した前記ガラス素材を精密プレス成形することによりガラス成形体を得ることを含む、ガラス光学素子の製造方法。
[4]得られたガラス成形体の外周部を研削加工により除去することを含む、[3]に記載のガラス光学素子の製造方法。
That is, the above object was achieved by the following means.
[1] A method for determining the thickness of a glass material for precision press molding,
The thickness of the glass molding to be obtained is the same glass material as the glass molding to be obtained by precision press molding, has the same volume, and is thicker than the glass molding. Performing test press molding to press-mold,
Creating an approximate line indicating the correlation between the thickness deformation amount and the deformation speed in the test press molding,
Is performed with at least two different press loads of 300 kg or less, thereby creating at least two types of the approximate lines and obtaining the value of the thickness deformation at the intersection of the created approximate lines. The said thickness determining method characterized by determining the thickness of the said glass material for precision press molding more than the value added to the thickness of the molded object.
[2] In a method for producing a glass material for precision press molding by molding raw glass,
The thickness of the glass material for precision press molding is determined by the method described in [1],
A method for producing a precision press-molding glass material, which comprises producing a precision press-molding glass material having a determined thickness in the molding.
[3] producing a glass material for precision press molding by the production method according to [2],
A method for producing a glass optical element, comprising: heating a produced glass material for precision press molding and obtaining a glass molded body by precision press molding the softened glass material.
[4] The method for producing a glass optical element according to [3], comprising removing an outer peripheral portion of the obtained glass molded body by grinding.

本発明によれば、試行錯誤することなく、転写不良を起こさない範囲でガラスプリフォームを近似形状化することが可能となる。これにより、精密プレス成形における生産効率の向上を達成することができる。   According to the present invention, it is possible to approximate the glass preform in a range that does not cause transfer failure without trial and error. Thereby, the improvement of the production efficiency in precision press molding can be achieved.

精密プレス成形用ガラス素材の一形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one form of the glass material for precision press molding. 図1に示すガラス素材を精密プレス成形することにより得られるガラス成形体の断面図である。It is sectional drawing of the glass molded object obtained by carrying out precision press molding of the glass raw material shown in FIG. 図2に示すガラス成形体から得られたガラス光学素子の断面図である。It is sectional drawing of the glass optical element obtained from the glass molded object shown in FIG. 精密プレス成形法の一形態を表す説明図である。It is explanatory drawing showing one form of the precision press molding method. プレス成形時(プレス荷重:240kg、180kg)の肉厚変形量と中心肉厚の平均変形速度との相関関係を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with the thickness deformation amount at the time of press molding (press load: 240 kg, 180 kg) and the average deformation speed of center thickness. プレス成形時(プレス荷重:240kg、210kg)の肉厚変形量と中心肉厚の平均変形速度との相関関係を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with the thickness deformation amount at the time of press molding (press load: 240 kg, 210 kg) and the average deformation speed of center thickness. プレス成形時(プレス荷重:210kg、180kg)の肉厚変形量と中心肉厚の平均変形速度との相関関係を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with the thickness deformation amount at the time of press molding (press load: 210 kg, 180 kg) and the average deformation speed of center thickness.

[精密プレス成形用ガラス素材の肉厚決定方法]
本発明の精密プレス成形用ガラス素材の肉厚決定方法(以下、単に「肉厚決定方法」ともいう)は、
精密プレス成形により得ようとするガラス成形体と同一硝材からなり同一体積を有し、かつ該ガラス成形体よりも肉厚が厚いテスト用ガラス素材を、得ようとするガラス成形体の肉厚となるようにプレス成形するテストプレス成形を行うこと、
上記テストプレス成形における肉厚変形量と変形速度との相関関係を示す近似直線を作成すること、
を、300kg以下の少なくとも2種類の異なるプレス荷重において実施することにより、少なくとも2種類の上記近似直線を作成し、作成された近似直線の交点における肉厚変形量の値を、得ようとするガラス成形体の肉厚に足し合わせた値以上に、上記精密プレス成形用ガラス素材の肉厚を決定するものである。本発明の肉厚決定方法は、上記足し合わせることにより得られる値が、近似形状化された精密プレス成形用ガラス素材の肉厚下限値であり、この下限値以上の肉厚とすることにより変形量不足による転写不良を起こすことなく良好な精密プレス成形が可能となることを、本願発明者らが見出した結果、完成されたものである。
以下、上記値を肉厚下限値として採用する妥当性について説明する。
[Thickness determination method of glass material for precision press molding]
The thickness determination method of the precision press-molding glass material of the present invention (hereinafter also simply referred to as “thickness determination method”)
The thickness of the glass molding to be obtained is the same glass material as the glass molding to be obtained by precision press molding, has the same volume, and is thicker than the glass molding. Performing test press molding to press-mold,
Creating an approximate line indicating the correlation between the thickness deformation amount and the deformation speed in the test press molding,
Is performed with at least two different press loads of 300 kg or less, thereby creating at least two types of the approximate lines and obtaining the value of the thickness deformation at the intersection of the created approximate lines. The thickness of the glass material for precision press molding is determined to be equal to or greater than the value added to the thickness of the molded body. In the thickness determination method of the present invention, the value obtained by adding the above is the lower limit value of the approximate press-molded glass material for precision press molding, and is deformed by setting the thickness to be equal to or greater than the lower limit value. As a result of the present inventors' finding that good precision press molding is possible without causing transfer failure due to insufficient amount, the present inventors have completed.
Hereinafter, the validity of adopting the above value as the wall thickness lower limit will be described.

図1に精密プレス成形用ガラス素材の一形態を示す断面図、図2に図1に示すガラス素材を精密プレス成形することにより得られるガラス成形体の断面図を示す。図2に示すガラス成形体は、そのままガラス光学素子とすることが可能であるが、外周部を研削加工(心取り加工)により除去してガラス光学素子とすることもできる。そのようなガラス光学素子の断面図を図3に示す。
図2に示すガラス成形体2(外径d2、中心肉厚t2)を得るためのプレス成形用ガラス素材1の外径d1、中心肉厚t1は、t2<t1、d1<d2の関係にある。また、心取り加工後のガラス光学素子3の中心肉厚は、ガラス成形体2の中心肉厚t2と同一であり、外径はd3<d2となる。
ここで、図2に示す凸メニスカス形状のガラスレンズ(ガラス成形体)としてレンズ径d2=12mm、中心肉厚t2=1.7mmのガラスレンズを得るためのプレス成形用ガラス素材1の中心肉厚t1を決定するために、上記ガラスレンズと同一硝材からなり同一体積を有する凸メニスカス形状のガラス素材(テスト用ガラス素材)として、中心肉厚t0(1.7mm<中心肉厚t0)が異なる複数のテスト用ガラス素材を作製した。これらテスト用ガラス素材は、後述の実施例に示す硝材(リン酸系ガラス)からなるものであり、実施例に示す方法により作製した。
これら複数のテスト用ガラス素材を、図4に示すように、上型4、下型5および胴型6を含む成形型7内に供給し、テスト用ガラス素材を構成するリン酸系ガラスが107.2dPa・s相当前後となる温度に昇温した後、プレスヘッド8を降下させることにより所定のプレス荷重を印加し、ガラス成形体2の中心肉厚1.7mmとなるまでプレス成形した。プレス成形の具体的工程は、後述の実施例に記載の通りとした。
プレス荷重240kg、180kgでプレス成形した際の肉厚変形量(t0−t2)および中心肉厚の平均変形速度を下記表1に示す。表1に示すデータをプロットしたグラフを、図5に示す。平均変形速度は、肉厚変形量をガラス素材の肉厚がレンズ肉厚に達するまでに要した時間で除した値である。図5には、各プロットを直線に近似した場合の近似式および相関係数を示した。近似直線および近似式は、最小二乗法によるフィッティングによって求めた。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a precision press-molding glass material, and FIG. 2 is a sectional view of a glass molded body obtained by precision press-molding the glass material shown in FIG. The glass molded body shown in FIG. 2 can be used as a glass optical element as it is, but the outer peripheral portion can be removed by grinding (centering) to obtain a glass optical element. A cross-sectional view of such a glass optical element is shown in FIG.
The outer diameter d1 and the center thickness t1 of the glass material 1 for press molding for obtaining the glass molded body 2 (outer diameter d2, center thickness t2) shown in FIG. 2 are in a relationship of t2 <t1 and d1 <d2. . The center thickness of the glass optical element 3 after the centering process is the same as the center thickness t2 of the glass molded body 2, and the outer diameter is d3 <d2.
Here, the central thickness of the glass material 1 for press molding for obtaining a glass lens having a lens diameter d2 = 12 mm and a center thickness t2 = 1.7 mm as a convex meniscus glass lens (glass molding) shown in FIG. In order to determine t1, as a convex meniscus-shaped glass material (test glass material) made of the same glass material as the glass lens and having the same volume, a plurality of different center wall thickness t0 (1.7 mm <center wall thickness t0) A glass material for test was prepared. These glass materials for test consist of glass materials (phosphate glass) shown in the examples described later, and were produced by the method shown in the examples.
As shown in FIG. 4, the plurality of test glass materials are supplied into a molding die 7 including an upper die 4, a lower die 5 and a barrel die 6, and 10 phosphoric acid glasses constituting the test glass material are provided. After raising the temperature to a temperature equivalent to 7.2 dPa · s, a predetermined press load was applied by lowering the press head 8, and press molding was performed until the center thickness of the glass molded body 2 became 1.7 mm. The specific process of press molding was as described in Examples described later.
Table 1 below shows the thickness deformation amount (t0-t2) and the average deformation speed of the center thickness when press-molding is performed at a press load of 240 kg and 180 kg. A graph plotting the data shown in Table 1 is shown in FIG. The average deformation speed is a value obtained by dividing the thickness deformation amount by the time required for the glass material to reach the lens thickness. FIG. 5 shows an approximate expression and a correlation coefficient when each plot is approximated to a straight line. The approximate straight line and the approximate expression were obtained by fitting by the least square method.

Figure 0005442420
Figure 0005442420

統計学的には、一般に2つの変数の関連性の強さを示す指標として、相関係数が用いられ、相関係数の範囲に対する相関の強さは以下の様に示されている。
0 〜 0.2 ほとんど相関なし
0.2 〜 0.4 やや相関あり
0.4 〜 0.7 かなりの相関あり
0.7 〜 1 強い相関あり
相関係数0.4以上で、2つの変数に関連性があると言える。図5に示すように、肉厚変形量と変形速度との近似式の相関係数は共に0.4以上であり、肉厚変形量と変形速度には相関があることが分かる。また、図5から、変形速度は変形量により異なることが分かる。これは、同一体積のガラス素材を用いたために、変形量の大きなガラス素材ほど、変形初期の接触面積が小さく、結果として同一プレス荷重であっても高い面圧が作用したことに起因する。一方で変形速度は、プレス荷重が高いほどその値が大きくなることが分かり、これは高い荷重でプレスすれば、速く変形させられることを示している。
Statistically, a correlation coefficient is generally used as an index indicating the strength of relevance between two variables, and the strength of correlation with respect to the range of the correlation coefficient is shown as follows.
0 to 0.2 Almost no correlation 0.2 to 0.4 Somewhat correlated 0.4 to 0.7 Significantly correlated 0.7 to 1 Strongly correlated It can be said that they are related. As shown in FIG. 5, the correlation coefficients of the approximate expressions of the thickness deformation amount and the deformation speed are both 0.4 or more, and it can be seen that there is a correlation between the wall thickness deformation amount and the deformation speed. Further, it can be seen from FIG. 5 that the deformation speed varies depending on the deformation amount. This is because the glass material having the same volume is used, so that the glass material having a larger deformation amount has a smaller contact area at the initial stage of deformation, and as a result, a higher surface pressure is applied even at the same press load. On the other hand, it can be seen that the deformation speed increases as the press load increases. This indicates that if the press is performed with a high load, it can be deformed quickly.

更に図5から、肉厚変形量と変形速度の近似式がプレス荷重によって異なることが分かる。ここで、2つの近似直線の交点は、変形速度の荷重による差異が逆転する所である。即ち、近似直線の交点はプレス荷重が高い方が、変形速度が低くなる境界を示している。これは、プレスによる変形が不十分であり、ガラス素材が成形型に対し、十分な転写性を有さない境界であるとも言える。従って、2つの近似直線の交点のxの値が、十分な転写性を得ることが可能な肉厚変形量の下限値となる。図5に示す態様では、2つの近似式は図5中に記載のように、以下の通りである。
1=16.46x−2.7
2=12.5x−0.8
ここで、2つの近似直線の交点のxの値は、y1=y2とすることでx=約0.5mmと求められる。この肉厚変形量の下限値にレンズの肉厚を足し合わせた値が、ガラス成形体の精密プレス成形における、プレス成形用ガラス素材の近似形状化時の肉厚下限である。従って上記態様では、レンズ肉厚が1.7mmなので、成形型に対し十分な転写性が得られるプレス成形用ガラス素材の肉厚下限は、レンズ肉厚1.7mmに先の変形量下限値0.5mmを加えた2.2mmとなる。
なお、図5にはプレス荷重240kg、180kgでプレス成形した際の肉厚変形量および中心肉厚の平均変形速度のデータをプロットしたグラフを示した。プレス荷重を210kgとして上記と同様にグラフを作成し近似曲線を求め、プレス荷重240kgの場合の近似曲線と合わせて示したグラフが図6(A)であり、プレス荷重180kgの場合の近似曲線と合わせて示したグラフが図6(B)である。図6(A)、(B)に示すグラフはいずれも近似曲線の交点において、x=約0.5mmであった。したがって、プレス荷重によらず一定の値が得られることがわかる。
Furthermore, it can be seen from FIG. 5 that the approximate expression of the thickness deformation amount and the deformation speed differs depending on the press load. Here, the intersection of the two approximate straight lines is where the difference in the deformation speed due to the load is reversed. That is, the intersection of the approximate straight lines indicates a boundary where the deformation speed decreases as the press load increases. This can be said to be a boundary where the deformation by the press is insufficient and the glass material does not have sufficient transferability with respect to the mold. Accordingly, the value of x at the intersection of the two approximate straight lines is the lower limit value of the thickness deformation amount at which sufficient transferability can be obtained. In the embodiment shown in FIG. 5, the two approximate expressions are as follows, as described in FIG.
y 1 = 16.46x-2.7
y 2 = 12.5x-0.8
Here, the value of x at the intersection of the two approximate lines can be obtained as x = about 0.5 mm by setting y 1 = y 2 . A value obtained by adding the lens thickness to the lower limit value of the thickness deformation amount is the lower limit of the thickness when the glass material for press molding is approximated in the precision press molding of the glass molded body. Therefore, in the above aspect, since the lens thickness is 1.7 mm, the lower limit of the thickness of the glass material for press molding that provides sufficient transferability to the mold is lower than the lower limit of deformation amount 0 above the lens thickness of 1.7 mm. It becomes 2.2mm which added .5mm.
FIG. 5 shows a graph plotting data of the thickness deformation amount and the average deformation speed of the center wall thickness when press-molding with a press load of 240 kg and 180 kg. A graph is prepared in the same manner as described above by setting the press load to 210 kg, and an approximate curve is obtained. The graph shown together with the approximate curve in the case of the press load of 240 kg is FIG. 6A, and the approximate curve in the case of the press load of 180 kg The combined graph is shown in FIG. In the graphs shown in FIGS. 6A and 6B, x = about 0.5 mm at the intersection of the approximate curves. Therefore, it can be seen that a constant value can be obtained regardless of the press load.

そこで次に、本発明における上記算出法の妥当性を、上記と同じ硝材からなりレンズと同一体積であり、中心肉厚が異なる複数のプレス成形用ガラス素材をプレス成形することで確認した。プレス荷重は210kgとした。得られたガラス成形体(ガラスレンズ)を、球面干渉計を用いて、以下の基準にしたがい評価した。結果を下記表2に示す。
○:曲率、面形状が共に良好
△:球面曲率が不均一
×:転写不十分による球面曲率段差を伴う不良あり
Then, next, the validity of the calculation method in the present invention was confirmed by press-molding a plurality of press-molding glass materials made of the same glass material as described above, having the same volume as the lens, and having different center thicknesses. The press load was 210 kg. The obtained glass molded body (glass lens) was evaluated using a spherical interferometer according to the following criteria. The results are shown in Table 2 below.
○: Both curvature and surface shape are good △: Spherical curvature is non-uniform ×: Spherical curvature step due to insufficient transfer

Figure 0005442420
Figure 0005442420

表2に示す結果から、プレス成形用ガラス素材の中心肉厚が2.1mm、即ち肉厚変形量が0.4mm以下では成形型に対し十分な転写性が得られないために成形面の形状が不良となっていることが分かる。これに対し、プレス成形用ガラス素材の肉厚が2.2mm以上であれば良好な成形面の形状が得られた。
以上の結果から、ガラスレンズの精密プレス成形において、プレス成形用ガラス素材の近似形状化時の肉厚下限を、プレス成形時におけるガラス素材の変形量と変形速度から算出することの妥当性が証明された。
From the results shown in Table 2, when the center thickness of the glass material for press molding is 2.1 mm, that is, when the thickness deformation amount is 0.4 mm or less, sufficient transferability cannot be obtained with respect to the mold, so the shape of the molding surface It turns out that has become defective. On the other hand, if the thickness of the glass material for press molding was 2.2 mm or more, a good shape of the molding surface was obtained.
From the above results, in precision press molding of glass lenses, it is proved that it is appropriate to calculate the lower limit of wall thickness when approximating the glass material for press molding from the deformation amount and deformation speed of the glass material during press molding. It was done.

以上の算出方法は、一般に考えてプレス荷重が高い方が変形速度は速くなるところ、ある変形領域以下ではプレス荷重が高い方がプレス速度が遅くなるという現象を本願発明者らが新たに見出したことによって、初めて導き出されたものである。
以下、本発明の肉厚決定方法について、更に詳細に説明する。なお、本発明の肉厚決定方法により決定される肉厚は、中心肉厚であることが好ましい。
In general, the inventors of the present application have found a phenomenon in which the deformation speed is higher when the press load is higher in general, and the press speed is lower when the press load is higher than a certain deformation region. It was derived for the first time.
Hereinafter, the thickness determination method of the present invention will be described in more detail. The wall thickness determined by the wall thickness determining method of the present invention is preferably the center wall thickness.

本発明の肉厚決定方法により肉厚が決定されるガラス素材は、精密プレス成形に供されるものである。精密プレス成形法は、モールドオプティクス成形法とも呼ばれ、既に当該発明の属する技術分野においてはよく知られたものである。光学素子の光線を透過したり、屈折させたり、回折させたり、反射させたりする面を光学機能面と呼ぶ。例えばレンズを例にとると非球面レンズの非球面や球面レンズの球面などのレンズ面が光学機能面に相当する。精密プレス成形法はプレス成形型の成形面を精密にガラスに転写することにより、プレス成形で光学機能面を形成する方法である。つまり光学機能面を仕上げるために研削や研磨などの機械加工を加える必要がない。したがってプレス成形時の転写不良は、最終製品である光学素子における性能不良の原因となる。本発明の肉厚決定方法により肉厚が決定されたプレス成形用ガラス素材によれば、プレス成形時の変形量不足による転写不良を回避することができるため、精密プレス成形により高性能な光学素子を作製することができる。   The glass material whose thickness is determined by the thickness determining method of the present invention is subjected to precision press molding. The precision press molding method is also called a mold optics molding method, and is already well known in the technical field to which the present invention belongs. A surface that transmits, refracts, diffracts, or reflects light rays of the optical element is called an optical functional surface. For example, taking a lens as an example, a lens surface such as an aspherical surface of an aspherical lens or a spherical surface of a spherical lens corresponds to an optical function surface. The precision press molding method is a method of forming an optical functional surface by press molding by precisely transferring a molding surface of a press mold to glass. That is, it is not necessary to add machining such as grinding or polishing to finish the optical functional surface. Therefore, the transfer failure at the time of press molding causes a performance failure in the optical element as the final product. According to the glass material for press molding whose thickness is determined by the thickness determining method of the present invention, it is possible to avoid a transfer failure due to insufficient deformation during press molding, so high-performance optical elements can be obtained by precision press molding. Can be produced.

本発明の肉厚決定方法において使用するテスト用ガラス素材は、精密プレス成形により得ようとするガラス成形体と同一硝材からなり同一体積を有し、かつ該ガラス成形体よりも肉厚が厚いものである。適用可能な硝種は特に限定されるものではなく、リン酸系ガラス、ホウ酸系ガラス等の各種ガラスに本発明を適用することができるが、中でもリン酸系ガラスに本発明を適用することが好ましい。   The glass material for test used in the thickness determination method of the present invention is the same glass material as the glass molded body to be obtained by precision press molding, has the same volume, and is thicker than the glass molded body. It is. Applicable glass types are not particularly limited, and the present invention can be applied to various glasses such as phosphate glass and borate glass, but the present invention can be applied to phosphate glass. preferable.

肉厚を決定するプレス成形用ガラス素材は、精密プレス成形によって得られるガラス成形体と同一体積であり、かつ該ガラス成形体に近似した形状を有するものである。図1および図2に基づき説明すると、生産効率の向上および廃棄物の削減の観点からは、d2/d1≦1.5、1.2≦t1/t2≦3.0であることが好ましく、更には1.25≦t1/t2≦2.0であることがより好ましい。より高い信頼性をもって肉厚下限値を算出する観点からは、d2の具体的数値範囲としては、3mm〜19mm程度が好適であり、t2の具体的数値としては、0.6mm〜2.7mm程度が好適である。また、曲率比については、0.6≦プレス成形用ガラス素材の各面曲率/ガラス成形体の各面曲率≦1.0、が好適である。したがってテスト用ガラス素材も、上記範囲内の形状を有するものを準備することが好ましい。テスト用ガラス素材は、後述のプレス成形用ガラス素材と同様の方法で作製することができる。   The glass material for press molding that determines the wall thickness has the same volume as the glass molded body obtained by precision press molding and has a shape approximate to the glass molded body. 1 and 2, it is preferable that d2 / d1 ≦ 1.5 and 1.2 ≦ t1 / t2 ≦ 3.0 from the viewpoint of improving production efficiency and reducing waste, Is more preferably 1.25 ≦ t1 / t2 ≦ 2.0. From the viewpoint of calculating the wall thickness lower limit value with higher reliability, the specific value range of d2 is preferably about 3 mm to 19 mm, and the specific value of t2 is about 0.6 mm to 2.7 mm. Is preferred. As for the curvature ratio, 0.6 ≦ each surface curvature of the glass material for press molding / each surface curvature of the glass molded body ≦ 1.0 is preferable. Therefore, it is preferable to prepare a test glass material having a shape within the above range. The glass material for test can be produced by the same method as the glass material for press molding described later.

上記テスト用ガラス素材をプレス成形するテストプレス成形は、実成形に使用するプレス成形機で行うことは必須ではないが、機器間の誤差等を考慮すると同一のプレス成形機で行うことが好ましい。テストプレス成形は、少なくとも2種類の近似直線を得るために異なる2種類以上のプレス荷重により行う。3種類以上の異なる荷重でテストプレス成形を行うことも可能であり、この場合には近似直線が3種類以上得られることになる。3種以上の近似直線の交点から肉厚下限値を求めることも、もちろん可能であるが肉厚下限値を得るための工程がそのぶん増えることになる。したがって本発明では、2種類の異なるプレス荷重によりテストプレス成形を行うことが好ましい。   The test press molding for press-molding the test glass material is not necessarily performed by a press molding machine used for actual molding, but is preferably performed by the same press molding machine in consideration of errors between devices. Test press molding is performed with two or more different press loads in order to obtain at least two types of approximate straight lines. It is also possible to perform test press molding with three or more different loads, and in this case, three or more types of approximate straight lines can be obtained. It is of course possible to obtain the wall thickness lower limit value from the intersection of three or more types of approximate lines, but the number of steps for obtaining the wall thickness lower limit value will be increased. Therefore, in the present invention, it is preferable to perform test press molding with two different press loads.

テストプレス成形において印加するプレス荷重は特に限定されるものではなく、例えば100〜300kg程度の範囲に設定することができる。近似直線を得るために、同一プレス荷重について異なる肉厚のテスト用ガラス素材を少なくとも2つプレス成形するが、フィッティング精度の点からは3つ以上プレス成形することが好ましく、5つ以上プレス成形することが更に好ましい。同一プレス荷重についてプレス成形するテスト用ガラス素材の数が増えるほど、フィッティング精度は高くなり好ましいが、テストプレス成形の回数がそれだけ増えることになる。フィッティング精度と作業性を両立する観点からは、10個以下であることが好ましい。   The press load applied in the test press molding is not particularly limited, and can be set, for example, in the range of about 100 to 300 kg. In order to obtain an approximate straight line, at least two test glass materials having different thicknesses with the same press load are press-molded. From the viewpoint of fitting accuracy, three or more are preferably press-molded, and five or more are press-molded. More preferably. As the number of test glass materials to be press-molded for the same press load increases, the fitting accuracy increases and is preferable. However, the number of test press moldings increases accordingly. From the viewpoint of achieving both fitting accuracy and workability, the number is preferably 10 or less.

次いで、テストプレス成形における肉厚変形量と変形速度と相関関係を示す近似直線を作成する。本工程の詳細は、先に具体的に説明した通りである。   Next, an approximate straight line showing the correlation between the thickness deformation amount and the deformation speed in the test press molding is created. Details of this step are as specifically described above.

以上の工程を、少なくとも2種類の異なるプレス荷重において実施することにより、少なくとも2種類の近似直線を作成することができる。作成された近似直線の交点における肉厚変形量の値に成形すべきガラス成形体の肉厚を足し合わせた値が、先に説明したように、転写不良を起こすことなくプレス成形可能な肉厚下限値となる。したがって求められた肉厚下限値以上に精密プレス成形用ガラス素材の肉厚を決定することにより、精密プレス成形において、転写不良を起こすことなく高品質な光学素子を作製可能なプレス成形用ガラス素材を得ることができる。なお、プレス成形用ガラス素材の肉厚上限値は、上記下限値以上の値であって、得ようとするガラス成形体の中心肉厚の3倍以内、好ましくは2倍以内とすることが、生産効率の点から望ましい。   By performing the above steps with at least two different press loads, at least two types of approximate straight lines can be created. The thickness that can be press-molded without causing improper transfer, as described above, is the value obtained by adding the thickness of the glass molding to be molded to the value of the thickness deformation at the intersection of the created approximate lines. Lower limit value. Therefore, by determining the thickness of the precision press-molding glass material beyond the required thickness lower limit value, it is possible to produce a high-quality optical element without causing transfer defects in precision press molding. Can be obtained. The upper limit value of the thickness of the glass material for press molding is a value equal to or higher than the lower limit value, and is within 3 times, preferably within 2 times the center thickness of the glass molded body to be obtained. Desirable in terms of production efficiency.

[精密プレス成形用ガラス素材の製造方法]
本発明の精密プレス成形用ガラス素材の製造方法は、原料ガラスを成形することにより精密プレス成形用ガラス素材を製造するものであり、本発明の肉厚決定方法により製造すべき精密プレス成形用ガラス素材の肉厚を決定し、決定された肉厚を有する精密プレス成形用ガラス素材を作製するものである。こうして作製されるプレス成形用ガラス素材によれば、変形量不足による転写不良を起こすことなく、高性能な光学素子を得ることができる。
上記肉厚の決定については、先に説明した通りである。以下、その他の工程について説明する。
[Manufacturing method of glass material for precision press molding]
The method for producing a glass material for precision press molding according to the present invention is a method for producing a glass material for precision press molding by molding a raw glass, and the glass for precision press molding to be produced by the method for determining a wall thickness of the present invention. The thickness of the material is determined, and a precision press-molding glass material having the determined thickness is produced. According to the glass material for press molding produced in this way, a high-performance optical element can be obtained without causing a transfer failure due to insufficient deformation.
The determination of the thickness is as described above. Hereinafter, other steps will be described.

原料ガラスとしては、精密プレス成形により得ようとするガラス成形体と同一硝材からなるものを使用する。例えば、原料ガラスとしてブロック状の光学ガラスから切り出したものを、研削や研磨によって所定体積、所定形状に成形することにより、精密プレス成形用ガラス素材を得ることができる。または、熔融状態の光学ガラスをパイプから滴下、または流下しつつ分離して所定量のガラス塊とし、このガラス塊の冷却中に成形することができる。ここで、熔融状態のガラスを、底部からガスを噴出する受け型に受け、実質的に浮上させた状態で冷却しつつ予備成形する方法を採用することもできる。この方法は生産効率が高く、表面の平滑なガラス素材が得られることから好ましい。   As the raw glass, a glass made of the same glass material as the glass molded body to be obtained by precision press molding is used. For example, a glass material for precision press-molding can be obtained by molding a material glass cut out from a block-shaped optical glass into a predetermined volume and a predetermined shape by grinding or polishing. Alternatively, the molten optical glass can be dropped or dropped from the pipe and separated into a predetermined amount of glass lump, and the glass lump can be molded during cooling. Here, it is also possible to adopt a method in which the molten glass is received by a receiving mold that ejects gas from the bottom, and is preformed while being cooled in a substantially floated state. This method is preferable because the production efficiency is high and a glass material having a smooth surface can be obtained.

[ガラス光学素子の製造方法]
本発明のガラス光学素子の製造方法は、本発明の精密プレス成形用ガラス素材の製造方法により精密プレス成形用ガラス素材を作製すること、作製された精密プレス成形用ガラス素材を加熱し、軟化した前記ガラス素材を精密プレス成形することによりガラス成形体を得ることを含むものである。
精密プレス成形用ガラス素材の作製については、上述の通りである。以下、その他の工程について説明する。
[Glass optical element manufacturing method]
The method for producing a glass optical element of the present invention is to produce a glass material for precision press molding by the method for producing a glass material for precision press molding of the present invention, and heat and soften the produced glass material for precision press molding. This includes obtaining a glass molded body by precision press-molding the glass material.
The production of the glass material for precision press molding is as described above. Hereinafter, other steps will be described.

精密プレス成形に用いる成形型としては、充分な耐熱性、剛性を有し、緻密な材料を精密加工したものを用いることができる。例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ素、炭化タングステン、酸化アルミニウムや炭化チタン、ステンレス等金属、あるいはこれらの表面に炭素、耐熱金属、貴金属合金、炭化物、窒化物、硼化物などの膜を被覆したものを挙げることができる。   As a mold used for precision press molding, a precision material made of a dense material having sufficient heat resistance and rigidity can be used. Examples include metals such as silicon carbide, silicon nitride, tungsten carbide, aluminum oxide, titanium carbide, and stainless steel, or those whose surfaces are coated with a film of carbon, refractory metal, noble metal alloy, carbide, nitride, boride, etc. be able to.

成形型としては、プレス成形用ガラス素材との接触面となる成形面に、炭素含有膜等の被覆膜を有するものを使用することもできる。該炭素含有膜としては、非晶質および/または結晶質の、グラファイトおよび/またはダイヤモンドの、単一成分層または複合層から構成されているものを用いることが好ましい。この炭素膜は、スパッタリング法、プラズマCVD法、CVD法、イオンプレーティング法等の手段で成膜することができる。例えば、スパッタガスとしてArの如き不活性ガスを、スパッタターゲットとしてグラファイトを用いてスパッタリングにより成膜することができる。或いは、マイクロ波プラズマCVD法により原料ガスとしてメタンガスと水素ガスを用いて成膜してもよい。イオンプレーティング法により形成する場合には、ベンゼンガスを用い、イオン化して用いることができる。これらの炭素膜はC−H結合を有するものを含む。なお、成形型の成形面に炭素含有膜を設けることにより、プレス成形時のプレス成形用ガラス素材と成形型との融着を防止することが可能となるが、このような場合には、プレス成形時に炭素の酸化を防止する目的で、非酸化雰囲気下でプレスを行うことが好ましい。   As a shaping | molding die, what has coating films, such as a carbon containing film | membrane, can also be used for the shaping | molding surface used as a contact surface with the glass material for press molding. As the carbon-containing film, it is preferable to use an amorphous and / or crystalline film composed of a single component layer or a composite layer of graphite and / or diamond. This carbon film can be formed by means such as sputtering, plasma CVD, CVD, or ion plating. For example, a film can be formed by sputtering using an inert gas such as Ar as a sputtering gas and graphite as a sputtering target. Or you may form into a film using methane gas and hydrogen gas as source gas by a microwave plasma CVD method. When forming by an ion plating method, it can be ionized using benzene gas. These carbon films include those having C—H bonds. By providing a carbon-containing film on the molding surface of the molding die, it becomes possible to prevent the press-molding glass material and the molding die from being fused at the time of press molding. In order to prevent carbon oxidation during molding, it is preferable to perform pressing in a non-oxidizing atmosphere.

精密プレス成形用ガラス素材の表面にも、ガラス素材と成形型との融着防止や離型性向上のための被膜を形成することができる。そのような被膜は、所望の効果を有するものであればよく特に限定されるものではないが、例えば炭素を含有する膜を挙げることができる。炭素を含有する膜は、プレスに先立ってガラス素材が成形型に供給される際、成形型との充分な滑り性をもたらし、ガラス素材が成形型の所定位置(中心位置)に滑らかに移動できるようにするとともに、プレスによってガラス素材が軟化し、変形するときに、ガラス素材の表面上でガラス変形に従って伸び、ガラス素材の成形型表面における延展を助けることができる。更に、プレス後に成形体が所定温度に冷却されたときに、ガラスが成形型表面と離れやすくし、離型を助ける点で有用である。   On the surface of the precision press-molding glass material, a coating for preventing fusion between the glass material and the mold and for improving the mold release property can be formed. Such a film is not particularly limited as long as it has a desired effect, and examples thereof include a film containing carbon. When the glass material is supplied to the mold prior to pressing, the carbon-containing film provides sufficient slipperiness with the mold and allows the glass material to move smoothly to a predetermined position (center position) of the mold. In addition, when the glass material is softened and deformed by the press, the glass material can be stretched according to the glass deformation on the surface of the glass material to help spread the glass material on the mold surface. Furthermore, it is useful in that the glass is easily separated from the surface of the mold when the molded body is cooled to a predetermined temperature after pressing, thereby assisting the mold release.

この炭素含有膜としては、炭素を主成分とするものが好ましく、炭化水素膜など、炭素以外の成分を含有するものでもよい。成膜方法としては、炭素原料を用いた真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング法、プラズマ処理、イオンガン処理など、公知の成膜方法を用いて行うことができる。また、炭化水素等、炭素含有物の熱分解によって成膜してもよい。   The carbon-containing film is preferably one containing carbon as a main component, and may contain a component other than carbon, such as a hydrocarbon film. As a film forming method, a known film forming method such as vacuum vapor deposition using a carbon raw material, sputtering, ion plating method, plasma treatment, ion gun treatment or the like can be used. Alternatively, the film may be formed by thermal decomposition of a carbon-containing material such as hydrocarbon.

精密プレス成形は、具体的には、例えば以下のような方法で行うことができる。
プレス成形にあたっては、図4に示すように、上型4、下型5および胴型6を含む成形型7内にプレス成形用ガラス素材1を供給し、プレスに適した温度域に昇温する。例えば、加熱温度はプレス成形用ガラス素材1を構成する光学ガラスによって適宜設定されるが、プレス成形用ガラス素材1と成形型7が、プレス成形用ガラス素材1の粘度が105〜1010dPa・sになる温度域にあるときプレス成形を行うことが好ましい。プレス温度は、例えばプレス成形用ガラス素材1を構成する光学ガラスが107.2dPa・s相当前後となる温度が好ましい。プレス成形時の温度が高いほど型寿命の低下を招くおそれがあるため、型寿命を考慮すると、粘度107.2dPa・s前後となる温度が800℃以下、好ましくは750℃以下、更に好ましくは650℃以下となるガラスを選択することが望ましい。プレス成形は、プレスヘッド8を降下させ所定の荷重を印加することにより行うことができる。
Specifically, the precision press molding can be performed by the following method, for example.
In press molding, as shown in FIG. 4, the glass material 1 for press molding is supplied into a molding die 7 including an upper die 4, a lower die 5 and a body die 6, and the temperature is raised to a temperature range suitable for pressing. . For example, the heating temperature is appropriately set depending on the optical glass constituting the press-molding glass material 1, but the press-molding glass material 1 and the mold 7 have a viscosity of 10 5 to 10 10 dPa. -It is preferable to perform press molding when the temperature is in the temperature range. The pressing temperature is preferably, for example, a temperature at which the optical glass constituting the glass material 1 for press molding is approximately equivalent to 10 7.2 dPa · s. The higher the temperature at the time of press molding, the lower the mold life. Therefore, considering the mold life, the temperature at which the viscosity is around 10 7.2 dPa · s is 800 ° C. or lower, preferably 750 ° C. or lower, more preferably 650 It is desirable to select a glass that will be at or below ° C. Press molding can be performed by lowering the press head 8 and applying a predetermined load.

プレス成形用ガラス素材1を成形型7に導入し、プレス成形用ガラス素材1と成形型7を一緒にプレス成形温度まで加熱してプレス成形を行ってもよく、予熱した成形型7に加熱したプレス成形用ガラス素材1を導入してプレス成形を行ってもよい。後者の方法を採用する場合には、プレス成形用ガラス素材1を105〜109dPa・s粘度相当、成形型7をガラス粘度で109〜1012dPa・s相当の温度にそれぞれ昇温し、プレス成形用ガラス素材1を成形型7に配置して直ちにプレス成形する方法を採用してもよい。この方法は、成形型温度を相対的に低くすることができるため、成形装置の昇温/降温サイクルタイムを短縮できるとともに、成形型7の熱による劣化を抑制できる効果がある点で好ましい。いずれの場合も、プレス成形開始時、または開始後に冷却を開始し、適切な荷重印加スケジュールを適用しつつ、成形面とガラス素子の密着を維持しながら、降温する。この後、離型して成形体を取り出す。離型温度は、ガラス粘度1012.5〜1013.5dPa・s相当の温度で行うことが好ましい。 The press-molding glass material 1 may be introduced into the mold 7 and the press-molding glass material 1 and the mold 7 may be heated together to the press molding temperature for press molding, or the preheated mold 7 is heated. Press molding may be performed by introducing the glass material 1 for press molding. When the latter method is employed, the glass material 1 for press molding is heated to a temperature corresponding to 10 5 to 10 9 dPa · s viscosity, and the mold 7 is heated to a temperature corresponding to a glass viscosity of 10 9 to 10 12 dPa · s. Alternatively, a method may be adopted in which the press-molding glass material 1 is placed in the mold 7 and immediately press-molded. This method is preferable in that the temperature of the molding die can be relatively lowered, so that the temperature rise / cooling cycle time of the molding apparatus can be shortened and the deterioration of the molding die 7 due to heat can be suppressed. In either case, cooling is started at or after the start of press molding, and the temperature is lowered while applying an appropriate load application schedule and maintaining close contact between the molding surface and the glass element. Then, it molds and takes out a molded object. The mold release temperature is preferably a temperature corresponding to a glass viscosity of 10 12.5 to 10 13.5 dPa · s.

得られたガラス成形体は、そのまま最終製品である光学素子として出荷することができ、または、外周部を研削加工により除去する心取り加工を行い、最終製品である光学素子を得ることができる。更には、表面に反射防止膜等の光学的機能膜を形成した後に最終製品とすることもできる。この場合は、ガラス成形体に、Al23、ZrO2−TiO2、MgF2などの材料を単層で、または積層して適宜成膜することによって、所望の反射防止膜を形成することができる。反射防止膜の成膜方法は、蒸着法、イオンアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法など、公知の方法で行うことができる。例えば、蒸着法による場合には、蒸着装置を用いて、10-4Torr程度の真空雰囲気中で、蒸着材料を電子ビーム、直接通電またはアークにより加熱し、材料から蒸発および昇華により発生する材料の蒸気を基材の上に輸送し凝縮・析出させることにより反射防止膜を形成することができる。基材加熱温度は室温〜400℃程度とすることができる。ただし、基材のガラス転移温度(Tg)が450℃以下の場合、基材加熱の上限温度はTg−50℃とすることが好ましい。 The obtained glass molded body can be shipped as an optical element as a final product as it is, or a centering process for removing the outer peripheral portion by grinding is performed to obtain an optical element as a final product. Furthermore, the final product may be formed after an optical functional film such as an antireflection film is formed on the surface. In this case, a desired antireflection film is formed on the glass molded body by appropriately forming a film such as Al 2 O 3 , ZrO 2 —TiO 2 , MgF 2, etc. in a single layer or in a laminated manner. Can do. The antireflection film can be formed by a known method such as vapor deposition, ion-assisted vapor deposition, ion plating, or sputtering. For example, in the case of the vapor deposition method, the vapor deposition material is heated by an electron beam, direct energization or arc in a vacuum atmosphere of about 10 −4 Torr using a vapor deposition apparatus, and the material generated by evaporation and sublimation from the material is used. The antireflection film can be formed by transporting the vapor onto the substrate and condensing / depositing it. The substrate heating temperature can be about room temperature to about 400 ° C. However, when the glass transition temperature (Tg) of a base material is 450 degrees C or less, it is preferable that the upper limit temperature of base-material heating shall be Tg-50 degreeC.

本発明により得られるガラス光学素子は、小径、薄肉の小重量レンズ、例えば、携帯撮像機器などに搭載する小型撮像系用レンズ、通信用レンズ、光ピックアップ用の対物レンズ、コリメータレンズ等とすることができる。レンズ形状は特に限定されるものではなく、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズ、両凸レンズ、両凹レンズなど各種の形状をとることができる。   The glass optical element obtained by the present invention is a small-diameter, thin-weight lens, for example, a small imaging lens, a communication lens, an optical pickup objective lens, a collimator lens, etc. mounted on a portable imaging device. Can do. The lens shape is not particularly limited, and various shapes such as a convex meniscus lens, a concave meniscus lens, a biconvex lens, and a biconcave lens can be taken.

以下、本発明を実施例により更に説明する。但し、本発明は実施例に示す態様に限定されるものではない。   The present invention will be further described below with reference to examples. However, this invention is not limited to the aspect shown in the Example.

A.精密プレス成形による肉厚1.45mmのガラスレンズの作製
1.テスト用ガラス素材の作製
下記表3に示す光学ガラスからなり、図2に示す凸メニスカス形状のガラスレンズ(ガラス成形体;レンズ径d2=11mm、中心肉厚t2=1.45mm)を得るためのプレス成形用ガラス素材1の中心肉厚t1の下限値を決定するために、以下の方法の方法でテスト用ガラス素材を作製した。
下記表3に示す光学ガラスを熔融状態から受け型に滴下、冷却し、図1に示すような片側を凸面、反対側を凹面とした形状のガラス塊を予備成形した。この予備成形を繰り返し、同一硝材からなり同一体積であるが中心肉厚の異なるテスト用ガラス素材を複数作製した。
A. 1. Production of 1.45 mm thick glass lens by precision press molding Production of glass material for test To obtain a convex meniscus glass lens (glass molded body; lens diameter d2 = 11 mm, center thickness t2 = 1.45 mm) made of optical glass shown in Table 3 below. In order to determine the lower limit value of the center wall thickness t1 of the glass material 1 for press molding, a glass material for test was prepared by the following method.
The optical glass shown in Table 3 below was dropped from a molten state onto a receiving mold and cooled to preliminarily mold a glass lump having a convex surface on one side and a concave surface on the other side as shown in FIG. This preforming was repeated to produce a plurality of test glass materials made of the same glass material, having the same volume but different center thickness.

Figure 0005442420
Figure 0005442420

2.テストプレス成形および肉厚下限値の算出
上記1.で作製したテスト用ガラス素材のテストプレス成形を、プレス荷重240kg、180kgで行った。具体的工程を以下に示す。
テスト用ガラス素材をモールドプレス成形装置により窒素ガス雰囲気下でプレス成形した。すなわち、成形面にスパッタ法による炭素含有離型膜を形成したSiC製の上下型と、胴型からなる成形型を用い、成形装置のチャンバー内雰囲気を非酸化性のN2ガスで充満してから、テスト用ガラス素材を、その粘度が107.2dPa・sとなる温度に加熱し、テスト用ガラス素材の粘度で108.5dPa・s相当の温度に加熱した成形型に供給した。そして、供給直後に上下型間でガラス素材を中心肉厚が1.45mmとなるまでプレスし、ガラスと上下型の密着を維持したまま、プレス用ガラス素材の徐冷温度以下の温度まで冷却し、成形型内から成形体(ガラスレンズ)を取り出した。
プレス荷重240kg、180kgについて、図5と同様に肉厚変形量および中心肉厚の平均変形速度から相関関係を示す近似直線の作成および交点における肉厚変形量の値を求めたところ、0.48mmであった。したがって、肉厚下限値は0.48mm+1.45mm=1.93mmと算出された。
2. Test press molding and calculation of wall thickness lower limit value 1. Test press molding of the test glass material produced in the above was performed with a press load of 240 kg and 180 kg. Specific steps are shown below.
A glass material for test was press-molded in a nitrogen gas atmosphere by a mold press molding apparatus. In other words, a SiC upper and lower mold in which a carbon-containing release film is formed on the molding surface by a sputtering method, and a molding mold comprising a barrel mold, and the atmosphere in the chamber of the molding apparatus is filled with non-oxidizing N 2 gas. Then, the glass material for test was heated to a temperature at which the viscosity became 10 7.2 dPa · s, and supplied to a mold heated to a temperature equivalent to 10 8.5 dPa · s as the viscosity of the glass material for test. Immediately after the supply, the glass material is pressed between the upper and lower molds until the center thickness becomes 1.45 mm, and the glass material is cooled to a temperature lower than the annealing temperature of the glass material for pressing while maintaining the adhesion between the glass and the upper and lower molds. The molded body (glass lens) was taken out from the mold.
For the press loads of 240 kg and 180 kg, an approximate straight line showing a correlation was obtained from the wall thickness deformation amount and the average deformation speed of the center wall thickness as in FIG. 5, and the value of the wall thickness deformation amount at the intersection was found to be 0.48 mm. Met. Therefore, the wall thickness lower limit value was calculated as 0.48 mm + 1.45 mm = 1.93 mm.

3.精密プレス成形によるガラスレンズの作製
上記1.と同様の方法により、得ようとするガラスレンズと同一硝材からなり同一体積の中心肉厚が異なる複数のプレス成形用ガラス素材を作製した。作製したガラス素材を用いて、プレス荷重を210kgとした点を除き、上記2.と同様の工程を行い、成形体(ガラスレンズ)を得た。得られた成形体の形状を、前述の方法で評価した。結果を下記表4に示す。
3. Production of glass lens by precision press molding A plurality of press-molding glass materials made of the same glass material as the glass lens to be obtained and having the same volume and different center wall thickness were produced by the same method. Except for the point that the press load was 210 kg using the produced glass material, the above 2. The same process was performed to obtain a molded body (glass lens). The shape of the obtained molded body was evaluated by the method described above. The results are shown in Table 4 below.

Figure 0005442420
Figure 0005442420

表4に示す結果から、プレス成形用ガラス素材の中心肉厚が1.93mm、即ち肉厚変形量が0.48mm以上であれば、プレス成形時に十分な転写性が得られるため面形状が良好な成形体が得られることがわかる。   From the results shown in Table 4, if the center thickness of the glass material for press molding is 1.93 mm, that is, if the amount of deformation of the wall thickness is 0.48 mm or more, the surface shape is good because sufficient transferability is obtained during press molding. It can be seen that a simple molded body can be obtained.

B.精密プレス成形による肉厚1.64mmのガラスレンズの作製
上記A.と同様の方法により、図2に示す凸メニスカス形状のガラスレンズ(ガラス成形体)として、レンズ径d2=9mm、中心肉厚t2=1.64mmのガラスレンズを得るためのプレス成形用ガラス素材1の中心肉厚t1の下限値を求めたところ、約2.20mmと算出された。上記A.と同様に中心肉厚が異なるプレス成形用ガラス素材の精密プレス成形を行い、得られた成形体の形状を、前述の方法で評価した。結果を下記表5に示す。
B. Production of glass lens having a thickness of 1.64 mm by precision press molding The glass material 1 for press molding for obtaining a glass lens having a lens diameter d2 = 9 mm and a center thickness t2 = 1.64 mm as a convex meniscus glass lens (glass molded body) shown in FIG. When the lower limit of the center wall thickness t1 was determined, it was calculated to be about 2.20 mm. A. above. In the same manner as above, precision press molding of glass materials for press molding having different center thicknesses was performed, and the shape of the obtained molded body was evaluated by the method described above. The results are shown in Table 5 below.

Figure 0005442420
Figure 0005442420

表5に示す結果から、プレス成形用ガラス素材の中心肉厚が約2.20mm以上であれば、プレス成形時に十分な転写性が得られるため面形状が良好な成形体が得られることがわかる。   From the results shown in Table 5, it can be seen that if the center thickness of the glass material for press molding is about 2.20 mm or more, a molded body having a good surface shape can be obtained because sufficient transferability can be obtained during press molding. .

以上の結果から、本発明の肉厚決定方法により決定される肉厚のプレス成形用ガラス素材によれば、精密プレス成形により高品質なガラス光学素子を得ることが可能であることが示された。決定された肉厚下限値により近い値に肉厚を設定するほど、転写不良を起こさない範囲で肉厚を薄くすることができるため、プレス時の変形量は少なくなり、その結果、プレス時間を短縮することが可能となる。なお、上記A.、B.で得られたガラス成形体は、外周部を研削加工により除去し、凸メニスカス形状の非球面ガラスレンズとすることもできる。   From the above results, it was shown that a high-quality glass optical element can be obtained by precision press molding according to the glass material for press molding having a thickness determined by the thickness determining method of the present invention. . As the wall thickness is set to a value closer to the determined lower wall thickness limit, the wall thickness can be reduced within a range that does not cause transfer defects, so the amount of deformation during pressing decreases, and as a result, the pressing time is reduced. It can be shortened. The above A. , B. The glass molded body obtained in (1) can be made into a convex meniscus aspherical glass lens by removing the outer periphery by grinding.

本発明は、ガラス光学素子の製造分野に有用である。   The present invention is useful in the field of manufacturing glass optical elements.

Claims (4)

精密プレス成形用ガラス素材の肉厚決定方法であって、
精密プレス成形により得ようとするガラス成形体と同一硝材からなり同一体積を有し、かつ該ガラス成形体よりも肉厚が厚いテスト用ガラス素材を、得ようとするガラス成形体の肉厚となるようにプレス成形するテストプレス成形を行うこと、
上記テストプレス成形における肉厚変形量と変形速度との相関関係を示す近似直線を作成すること、
を、300kg以下の少なくとも2種類の異なるプレス荷重において実施することにより、少なくとも2種類の上記近似直線を作成し、作成された近似直線の交点における肉厚変形量の値を、得ようとするガラス成形体の肉厚に足し合わせた値以上に、上記精密プレス成形用ガラス素材の肉厚を決定することを特徴とする、前記肉厚決定方法。
A method for determining the thickness of a glass material for precision press molding,
The thickness of the glass molding to be obtained is the same glass material as the glass molding to be obtained by precision press molding, has the same volume, and is thicker than the glass molding. Performing test press molding to press-mold,
Creating an approximate line indicating the correlation between the thickness deformation amount and the deformation speed in the test press molding,
Is performed with at least two different press loads of 300 kg or less, thereby creating at least two types of the approximate lines and obtaining the value of the thickness deformation at the intersection of the created approximate lines. The said thickness determining method characterized by determining the thickness of the said glass material for precision press molding more than the value added to the thickness of the molded object.
原料ガラスを成形することにより精密プレス成形用ガラス素材を製造する方法において、
請求項1に記載の方法により精密プレス成形用ガラス素材の肉厚を決定し、
上記成形において、決定された肉厚を有する精密プレス成形用ガラス素材を作製する、精密プレス成形用ガラス素材の製造方法。
In the method of manufacturing a glass material for precision press molding by molding raw glass,
The thickness of the precision press-molding glass material is determined by the method according to claim 1,
A method for producing a precision press-molding glass material, which comprises producing a precision press-molding glass material having a determined thickness in the molding.
請求項2に記載の製造方法により精密プレス成形用ガラス素材を作製すること、
作製された精密プレス成形用ガラス素材を加熱し、軟化した前記ガラス素材を精密プレス成形することによりガラス成形体を得ることを含む、ガラス光学素子の製造方法。
Producing a glass material for precision press molding by the manufacturing method according to claim 2;
A method for producing a glass optical element, comprising: heating a produced glass material for precision press molding and obtaining a glass molded body by precision press molding the softened glass material.
得られたガラス成形体の外周部を研削加工により除去することを含む、請求項3に記載のガラス光学素子の製造方法。 The manufacturing method of the glass optical element of Claim 3 including removing the outer peripheral part of the obtained glass molded object by grinding process.
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