KR102413018B1 - 프레스 성형용 유리 소재, 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법 및 광학 소자의 제조 방법 - Google Patents

프레스 성형용 유리 소재, 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법 및 광학 소자의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

(과제) 프레스 성형된 광학 소자의 형상 정밀도를 저해하지 않고, 원하는 광학 성능을 얻을 수 있고, 저비용으로 프레스 성형용 유리 소재, 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법 및 광학 소자의 제조 방법을 제공하는 것.
(해결 수단) 본 발명에 의하면, 표면 조도 (Ra) 가 제 1 표면 조도 (Ra1) 인 적어도 하나의 볼록면 (10a) 과, 볼록면의 주위에 배치되고, 표면 조도 (Ra) 가 제 2 표면 조도 (Ra2) 인 측단면 (11) 을 구비하고, 제 2 표면 조도 (Ra2) 는 0.10 ㎛ 미만이고, 또한 제 2 표면 조도 (Ra2) 는 제 1 표면 조도 (Ra) 보다 큰 프레스 성형용 유리 소재 (10) 가 제공된다.

Description

프레스 성형용 유리 소재, 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법 및 광학 소자의 제조 방법{GLASS MATERIAL FOR PRESS MOLDING, METHOD OF MANUFACTURING GLASS MATERIAL FOR PRESS MOLDING AND METHOD OF MANUFACTURING OPTICAL ELEMENT}
본 발명은, 프레스 성형용 유리 소재 및 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 적어도 하나의 볼록면을 갖는 프레스 성형용 유리 소재, 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법 및 광학 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
적어도 하나의 볼록면을 갖는 광학 소자 (유리 렌즈) 를 제조하는 방법의 하나로, 적어도 하나의 볼록면을 갖는 프레스 성형용 유리 소재를 성형형에 의해 프레스하는 성형 방법이 있다.
심취 (芯取) 공정 등의 냉간 가공을 거쳐 형성된 프레스 성형용 유리 소재의 측단면은, 일반적으로 예각적인 요철을 구비한 사접 (砂摺) 상의 조면을 갖고 있다. 이 때문에, 상기 성형 방법에서는, 프레스 성형용 유리 소재의 측단면으로부터 예각적인 요철의 선단부가 미소 입자로서 탈리되어, 성형형 상에 낙하되는 경우가 있다. 그리고, 이와 같은 미소 입자가 프레스 성형 중에 프레스 성형용 유리 소재와 성형형 사이로 들어가, 프레스 성형된 광학 소자 (유리 렌즈) 의 표면에 점상의 불량 부분을 발생시킨다는 문제가 발생하고 있었다.
이와 같은 문제에 대처하고자, 프레스 성형에 앞서 프레스 성형용 유리 소재의 측단면을 가열하여 예각적인 요철을 갖는 표면을 용융함으로써, 예각적인 요철의 선단부를 둔각화하여, 측단면으로부터의 미소 입자의 탈리를 방지하는 처리가 제안되어 있다 (특허문헌 1).
일본 공개특허공보 2011-16675호
그러나, 특허문헌 1 에 기재된 처리를 실시한 경우라도, 프레스 성형용 유리 소재의 측단면에는 여전히 요철 형상이 잔존하고 있다.
한편, 프레스 성형시에서는, 프레스 성형용 유리 소재가 성형형에 의해 변형되어 갈 때, 볼록면에 인접하는 측단면이 성형형의 성형면측으로 말려 들어가 프레스되어, 프레스 성형된 광학 소자 (유리 렌즈) 의 주연부를 구성하게 된다.
요철 형상이 잔존하고 있던 측단면이 프레스되어 성형된 성형면은 형상 불량을 갖기 때문에, 원하는 광학 성능이 얻어지지 않는다는 문제가 발생하고 있었다. 이로써, 이 형상 불량을 갖는 부분은 폐기해야만 하고, 낭비되는 유리 소재의 증가, 즉 비용 증대를 초래하고 있었다.
본 발명은 이와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 프레스 성형된 광학 소자의 형상 정밀도를 저해하지 않고, 원하는 광학 성능을 얻을 수 있고, 저비용으로 프레스 성형용 유리 소재, 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법 및 광학 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은,
표면 조도 (Ra) 가 제 1 표면 조도 (Ra1) 인 적어도 하나의 볼록면과,
상기 볼록면의 주위에 배치되고, 표면 조도 (Ra) 가 제 2 표면 조도 (Ra2) 인 측단면을 구비하고,
제 2 표면 조도 (Ra2) 는 0.10 ㎛ 미만이고, 또한 제 2 표면 조도 (Ra2) 는 제 1 표면 조도 (Ra1) 보다 큰 프레스 성형용 유리 소재에 관한 것이다.
또한 본 발명은,
적어도 하나의 볼록면과, 볼록면의 주위에 배치되고, 볼록면의 제 1 표면 조도 (Ra) 보다 큰 표면 조도 (Ra) 의 측단면을 갖는 프레스 성형용 유리 소재 재료를 준비하는 준비 공정과,
측단면을 표면 조도 (Ra) 가 0.10 ㎛ 미만, 또한 볼록면의 제 1 표면 조도 (Ra) 보다 큰 표면 조도 (Ra) 가 되도록 연마하는 연마 공정을 구비하는 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 관련된 프레스 성형용 유리 소재 및 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법에 의하면, 측단면의 제 2 표면 조도 (Ra2) 가 적어도 하나의 볼록면의 제 1 표면 조도 (Ra1) 보다 큰 경우에 있어서, 제 2 표면 조도 (Ra2) 가 0.10 ㎛ 미만으로 되어 있다. 그 때문에, 볼록면에 인접하는 측단면이 성형형의 성형면측으로 말려 들어가 프레스되어도, 형상 정밀도를 저해하지 않고, 양호한 광학 성능을 갖는 광학 소자를 얻을 수 있다.
이와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 프레스 성형된 광학 소자의 형상 정밀도를 저해하지 않고, 원하는 광학 성능을 얻을 수 있고, 저비용으로 프레스 성형용 유리 소재, 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법 및 광학 소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1 은, 프레스 성형용 유리 소재의 모식적인 측면도이다.
도 2 는, 심취 가공을 거친, 사접상의 측단면을 갖는 프레스 성형용 유리 소재 재료의 단면도이다.
도 3 은, 프레스 성형용 유리 소재 재료의 측단면에 대한 연마 시간과 표면 조도 (Ra2) (제 2 표면 조도) 의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4 는, 일면에 볼록면과, 타면에 평탄면과, 볼록면과 평탄면 사이의 주위에 배치된 측단면을 구비하는, 프레스 성형용 유리 소재를 나타내는 단면도이다.
도 5 는, 일면에 볼록면과, 타면에 오목면과, 볼록면과 오목면 사이의 주위에 배치된 측단면을 구비하는, 프레스 성형용 유리 소재를 나타내는 단면도이다.
도 6 은, 프레스 성형용 유리 소재 재료의 연마 공정의 일례를 설명하는 모식적인 측면도이다.
이하, 본 발명의 프레스 성형용 유리 소재, 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법, 및 광학 소자의 제조 방법의 일 실시형태를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
본 명세서에서는, 「프레스 성형용 유리 소재」란, 주로 몰드 프레스 성형에 사용되는 유리 소재로서, 냉간 프리폼을 가리키는 것으로 한다. 냉간 프리폼이란, 심취 가공 등의 냉간 가공을 거쳐 형성된 프리폼이다. 또, 「프레스 성형용 유리 소재 재료」란, 본 명세서에서의 「프레스 성형용 유리 소재」를 형성하기 위한 전 단계에서의 냉간 프리폼으로서, 특히 심취 가공을 거친 사접상의 측단면을 갖는 냉간 프리폼을 가리킨다. 추가로, 「프레스 성형용 유리 소재 재료」는, 측단면이 사접상에 비해 평탄화되어 있기는 하지만, 본 발명에 있어서 과제로 하는 프레스 성형 후의 광학 소자의 형상 정밀도를 확보하는 관점에서는, 프레스 성형에는 적합하지 않은 냉간 프리폼도 포함하는 것으로 한다.
프레스 성형용 유리 소재 또는 프레스 성형용 유리 소재 재료의 「측단면」이란, 프레스 성형용 유리 소재 또는 프레스 성형용 유리 소재 재료의 외주면뿐만 아니라, 그 모따기부가 형성되어 있는 경우에는, 그 모따기부도 포함하는 것으로 한다.
「표면 조도 (Ra)」란, 2001년 JIS 규격 B601 에 기초하는 산술 평균 조도를 가리킨다. 표면 조도 (Ra) 의 측정은, JIS 규격에 기초하는 방법으로 이미 알려진 측정 장치를 사용하여 측정할 수 있다.
(프레스 성형용 유리 소재)
도 1 은, 본 실시형태의 프레스 성형용 유리 소재 (10) 의 모식적인 측면도이다. 프레스 성형용 유리 소재 (10) 는, 표면 조도 (Ra) 가 제 1 표면 조도 (Ra1) 인, 적어도 하나의 볼록면 (10a) 과, 볼록면 (10a) 의 주위에 배치되고, 표면 조도 (Ra) 가 제 2 표면 조도 (Ra2) 인 측단면 (11) 을 구비하고, 제 2 표면 조도 (Ra2) 는 0.10 ㎛ 미만이고, 또한 제 2 표면 조도 (Ra2) 는 제 1 표면 조도 (Ra) 보다 크다.
또, 프레스 성형용 유리 소재 (10) 의 측단면 (11) 은, 볼록면 (10a) 의 외측 가장자리로부터 외측 방향을 향해 연속해서 형성되어 있다. 볼록면 (10a) 은, 구면 형상으로 할 수 있다. 프레스 성형용 유리 소재 (10) 의 형상은, 예시로서 오목 메니스커스 형상으로 되어 있다.
또한, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 프레스 성형용 유리 소재 (10) 는, 볼록면 (10a) 과 반대의 면에 배치되고, 측단면 (11) 에 연결된 연결면 (40) 을 추가로 구비하고, 연결면 (40) 의 표면 조도 (Ra) (이하, 「표면 조도 (Ra3) 」라고 약기한다) 는 0.10 ㎛ 미만으로 할 수 있다. 또한, 도 1 에서는, 연결면 (40) 은 평면 형상으로 되어 있다.
또한, 상기와 같이 측단면 (11) 은, 프레스 성형용 유리 소재 (10) 의 외주면 (11a) 및 그 모따기부 (11b) 를 포함한다.
본 실시형태에서 사용되는 프레스 성형용 유리 소재 (10) 는, 예를 들어, 붕산 및 희토류 원소 산화물을 주성분으로 하는 붕산란탄계 유리이다. 또한, 본 발명의 프레스 성형용 유리 소재의 재료는, 붕산란탄계 유리에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 인산염을 주성분으로 하는 인산염 유리, 실리카를 주성분으로 하는 실리카계 유리여도 된다.
본 실시형태의 프레스 성형용 유리 소재 (10) 의 물성은, 측단면의 연마 가공성의 관점에서 마모도 (FA) 가 400 이하인 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 프레스 성형용 유리 소재 (10) 의 마모도 (FA) 는 200 이하가 보다 바람직하고, 100 이하가 더욱 바람직하다.
동일하게, 측단면의 연마 가공성의 관점에서, 본 실시형태의 프레스 성형용 유리 소재 (10) 의 누프 경도는 400 ㎫ 이상이 바람직하다. 프레스 성형용 유리 소재 (10) 의 누프 경도는 500 ㎫ 이상이 더욱 바람직하고, 600 ㎫ 이상이 보다 바람직하다.
또한, 마모도 (FA) 및 누프 경도는 이하의 순서에 의해 구해진다.
마모도 (FA) 는, 측정 면적이 9 ㎠ 인 시료를 수평으로 매분 60 회전하는 주철제 평면 접시의 중심으로부터 80 ㎜ 의 정위치에 유지하고, 평균 입경 20 ㎛ 의 알루미나 지립 10 g 에 물 20 ㎖ 를 첨가한 랩액을 5 분간 일정하게 공급하고, 9.807 N 의 하중을 가하여 랩한다. 그리고, 랩 전후의 시료 질량을 칭량하여 구한 마모 질량 (m) 과, 일본 광학 유리 공업회에서 지정된 표준 시료 (BSC7) 에 대하여 동일하게 측정한 마모 질량 (m0) 을 다음 식에 적용시켜 산출된다.
FA = {(m/d)/(m0/d0)} × 100
여기에서, d 는 시료의 비중, d0 은 표준 시료 (BSC7) 의 비중이다.
누프 경도는, 평면 연마된 유리면에 대(對) 능각이 172°30' 및 130°의 횡단면이 마름모꼴인 다이아몬드 사각추 압자에 0.9807 N 의 하중을 15 초간 가하여 패이게 하고, 발생한 영구 패임의 긴 쪽의 대각선의 길이를 측정하여, 다음 식에 의해 구해진다.
Hk = 1.451·(F/l2)
여기에서, F 는 하중 (N), l 은 영구 패임의 긴 쪽의 대각선의 길이 (㎜) 이다.
다음으로, 프레스 성형용 유리 소재 (10) 의 측단면 (11) 의 표면 조도 (Ra2) 및 볼록면 (10a) 의 표면 조도 (Ra1) 와, 프레스 성형된 광학 소자의 형상 정밀도의 관계에 대해 상세하게 설명한다. 여기에서, 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 의 측단면 (11) 의 표면 조도 (Ra2) 의 조정, 즉 평탄화는 이미 알려진 연마 가공에 의해 실시하였다.
도 2 는, 심취 가공을 거친 하나의 볼록면 (10a') 과, 볼록면 (10a') 의 주위에 배치된 사접상의 측단면 (11') 을 갖는 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 의 단면도이다. 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 의 형상은, 예시로서 도 1 과 동일한 오목 메니스커스 형상이다. 또한, 측단면 (11') 의 일단에는 모따기부 (11b) 가 형성되어 있다. 또한, 도 1 과 도 2 의 볼록면 (10a 과 10a') 의 표면 조도 (Ra1) 는 동일하다.
또, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 는, 볼록면 (10a') 의 반대의 면에 측단면 (11') 에 연결된 연결면 (40') 을 추가로 구비하고 있다. 또한, 도 2 에서는, 연결면 (40') 은 평면 형상으로 되어 있다.
도 3 은, 도 2 의 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 의 측단면 (11') 에 대한 연마 시간과 표면 조도 (Ra2) (제 2 표면 조도) 의 관계를 나타내는 그래프이다. 연마 시간은 0 ∼ 300 s 로 하였다. 또한, 연마 시간 0 의 Ra2 는, 심취 가공 후의 사접상의 측단면의 표면 러프니스를 의미한다. 표면 조도 (Ra) 측정시의 기준 길이 (l) 는 0.85 ㎜ 로 하였다. 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 에는, 붕산란탄계 유리를 사용하였다. 또한, 표면 조도 (Ra) 의 측정에는, Taylor Hobson 사 제조 Form Talysurf (형명 : Laser 635) 를 사용하였다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 측단면의 표면 조도 (Ra2) 는, 연마 시간이 120 s 이하에서는 연마 시간의 증가에 대하여 완만한 감소 경향을 나타내고, 연마 시간이 120 s 를 초과하면 급격히 저하되었다. 그리고, 140 s 이상에 있어서, 0.10 ㎛ 미만이 되었다. 이에 대응하여, 연마 시간이 120 s 를 초과하여 140 s 이상이 되면, 측단면은 육안으로 볼 때 뿌연면에서 광택면으로 변화되어 있었다.
표 1 은, 각 연마 시간에 대한 측단면의 표면 조도 (Ra2), 및 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 를 프레스 성형한 광학 소자의 형상 정밀도의 지표를 나타낸 것이다. 표 1 의 「광학 소자의 형상 정밀도」에 있어서, ○ 는 광학 성능상, 충분한 형상 정밀도가 확보된 경우, × 는 형상 불량이 발생한 경우를 나타낸다. 또, 표 1 에는 기재하지 않았지만, 프레스 성형용 유리 소재 (10) 의 볼록면 (10a) 의 표면 조도 (Ra1) 는 0.0025 ㎛ 였다.
Figure 112016041401056-pat00001
도 3 및 표 1 로부터, 프레스 성형용 유리 소재 (10) 의 측단면 (11) 의 표면 조도 (Ra2) 는, 광학 소자의 형상 정밀도 확보의 관점에서 0.10 ㎛ 미만이고, 또한 표면 조도 (Ra2) 는 표면 조도 (Ra1) 보다 큰 것이 바람직한 것을 알 수 있다. Ra2 의 상한은, 프레스 성형 후의 광학 소자의 형상 정밀도를 보다 향상시키는 관점에서, 연마 시간 200 s ∼ 300 s 에 대응하는, 표면 조도 0.020 ㎛ 미만으로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 도 2 에 나타내는 바와 같은, 볼록면 (10a') 과 반대의 면에 배치되고, 측단면 (11') 에 연결된 연결면 (40') 을 구비하는 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 를 사용하는 경우에는, 연결면 (40') 의 표면 조도 (Ra3) 를 0.10 ㎛ 미만으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 연결면 (40') 을 구비하는 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 를 사용하는 경우에는, 프레스 성형시에, 측단면 (11') 에 더하여, 연결면 (40') 도 성형형의 성형면측으로 말려 들어가 프레스되어, 프레스 성형된 광학 소자의 주연부를 구성하는 경우가 있기 때문이다.
측단면 (11') 의 표면 조도 (Ra2) 및 측단면 (11') 에 연결된 연결면 (40') 의 표면 조도 (Ra3) 의 각각을 0.10 ㎛ 이하로 함으로써, 더욱 광학 소자의 표면 정밀도 향상에 기여할 수 있다. 또, 표면 조도 (Ra3) 는, 광학 소자의 형상 정밀도를 보다 향상시키는 관점에서 0.020 ㎛ 미만으로 하는 것이 보다 바람직하다. 표면 조도 (Ra3) 의 하한은 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 0, 또는 볼록면 (10a') 의 표면 조도 (Ra1) 로 할 수 있다. 또한, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연결면 (40') 은 평면 형상으로 되어 있다.
또한, 본 실시형태에서의 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 에는, 붕산란탄계 유리를 사용하였지만, 인산염계 유리, 실리카계 유리 등에 있어서도, 표면 조도 (Ra2), 표면 조도 (Ra1), 및 프레스 성형 후의 광학 소자의 형상 정밀도의 관계는, 붕산란탄계 유리를 사용한 경우와 동일한 결과를 나타내었다.
또한, 본 실시형태에서는, 오목 메니스커스 형상의 프레스 성형용 유리 소재를 사용하였지만, 일면 및 타면의 양면이 볼록면의 형상이나 일면이 볼록면이고 타면이 평면인 형상 등의 프레스 성형용 유리 소재에 있어서도, 표면 조도 (Ra2), 표면 조도 (Ra1), 및 프레스 성형 후의 광학 소자의 형상 정밀도의 관계는, 오목 메니스커스 형상의 프레스 성형용 유리 소재와 동일한 결과를 나타내었다.
도 4 는, 일면에 볼록면 (20a) 과, 타면에 평탄면 (20b) 과, 볼록면 (20a) 과 평탄면 (20b) 사이의 주위에 배치된 측단면 (21) 을 구비하는, 프레스 성형용 유리 소재 (20) 를 나타내는 단면도이다. 본 발명의 과제인 프레스 성형된 광학 소자의 형상 정밀도의 악화의 정도는, 볼록면 (20a) 의 직경 (D1) 에 대한 프레스 성형용 유리 소재 (20) 의 중심축 (O) 방향의 볼록면의 꼭지점에서 외주단까지의 거리 (Δh1) 의 비 (Δh1/D1) 에 의존하는 경향이 있다.
즉, 이 Δh1/D1 과 프레스 성형 후의 광학 소자의 형상 정밀도의 관계를 조사한 결과, 본 발명의 과제는 Δh1/D1 이 0.15 이상인 경우에 보다 현재화되기 쉬운 것을 알 수 있었다. 본 발명은, 볼록면 (20a) 의 Δh1/D1 이 0.15 이상인 경우에 보다 바람직하다. Δh1/D1 의 상한은 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 0.40 으로 할 수 있다.
도 5 는, 일면에 볼록면 (30a) 과, 타면에 오목면 (30b) 과, 볼록면 (30a) 과 오목면 (30b) 사이의 주위에 배치된 측단면 (31) 을 구비하는, 프레스 성형용 유리 소재 (30) 를 나타내는 단면도이다. 본 발명의 과제는, 도 5 에 나타내는 바와 같은 일면에 볼록면 및 타면에 오목면을 갖는 프레스 성형용 유리 소재를 사용한 경우에 더욱 현재화되는 경향이 있다.
도 5 에 나타내는 바와 같은 형상의 프레스 성형용 유리 소재 (30) 에서는, 하형의 오목상 성형면 상에 이 프레스 성형용 유리 소재를 배치하고, 상형을 하강시켜 프레스 성형용 유리 소재를 가압하여, 프레스 성형용 유리 소재를 상형의 오목형 형상의 성형면을 따르도록 하면, 오목형 형상의 성형면의 중앙 부분이 선행하여 프레스 성형용 유리 소재에 접촉한다. 이 상태에서 가압을 계속하면, 오목형 형상의 성형면의 꼭지점부로부터 프레스 성형용 유리 소재에 가해지는 압력에 의해, 프레스 성형용 유리 소재의 외주 가장자리가 상방을 향해 만곡되어, 프레스 성형용 유리 소재의 외주부가 외주부와 중앙부 사이의 부분보다 먼저 오목형 형상의 성형면에 접촉해 버리기 때문이다.
즉, 볼록면 (30a) 의 직경 (D2) 에 대한 프레스 성형용 유리 소재 (20) 의 중심축 (O) 방향의 볼록면 (30a) 의 꼭지점에서 외주단까지의 거리 (Δh2) 의 비 (Δh2/D2), 및 오목면의 곡률 반경 (R2) 에 대한 볼록면의 곡률 반경 (R1) 의 비 (R1/R2) 를 계통적으로 변화시켜, 프레스 성형 후의 광학 소자의 형상 정밀도를 조사한 결과, 본 발명의 과제는 Δh2/D2 가 0.15 이상, 및 R1/R2 가 1/4 이상, 또한 2 이하에 있어서, 더욱 현재화되는 것을 알 수 있었다.
본 발명은, 도 5 에 나타내는 바와 같은 일면에 볼록면 (30a) 및 타면에 오목면 (30b) 을 갖는 프레스 성형용 유리 소재 (30) 에 있어서, Δh2/D1 의 비가 0.15 이상인 경우, 및 R1/R2 가 1/4 이상, 또한 2 이하인 경우에 더욱 바람직하다. Δh2/D2 의 상한은 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 0.40 으로 할 수 있다.
(프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법, 및 광학 소자의 제조 방법)
다음으로, 본 실시형태의 프레스 성형용 유리 소재 (10) 의 제조 방법에 대해 도 6 을 이용하여 설명한다. 도 6 은, 프레스 성형용 유리 소재 (10) 의 연마 공정의 일례를 설명하는 모식적인 측면도이다.
본 실시형태에 관련된 제조 방법은, 적어도 하나의 볼록면 (10a') 과, 볼록면 (10a') 의 주위에 배치되고, 볼록면 (10a') 의 제 1 표면 조도 (Ra) 보다 큰 표면 조도 (Ra) 의 측단면 (11') 을 갖는 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 를 준비하는 준비 공정과, 측단면 (11') 을 표면 조도 (Ra) 가 0.10 ㎛ 미만, 또한 볼록면 (10a') 의 제 1 표면 조도 (Ra) 보다 큰 제 2 표면 조도 (Ra) 가 되도록 연마하는 연마 공정을 구비한다.
본 실시형태의 프레스 성형용 유리 소재 (10) 의 제조 방법에서는, 먼저, 도 2 에 나타나 있는 바와 같은, 적어도 하나의 볼록면 (10a') 과, 이 볼록면의 주위에 배치되고, 볼록면 (10a') 보다 표면 조도 (Ra) 가 큰 측단면 (11') 을 갖는 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 가 준비된다 (준비 공정). 또한, 이 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 는, 이미 알려진 제조 방법에 의해 제조된 냉간 프리폼이다.
다음으로, 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 의 측단면 (11') 의 표면 조도 (Ra) 를 0.10 ㎛ 미만, 또한 볼록면 (10a') 의 제 1 표면 조도 (Ra) 보다 큰 제 2 표면 조도 (Ra) 가 되도록 연마한다 (연마 공정).
도 6 에 나타내는 바와 같이, 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 의 볼록면 (10a') 측 부분을 회전 가능한 프레스 성형용 유리 소재 재료 고정용 지그 (14) 에 고정시킨다. 이어서, 패드 고정용 지그 (16) 에 장착된 연마용 패드 (12) 를 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 의 측단면 (11') 에 접촉시킨 상태로 프레스 성형용 유리 소재 재료 고정용 지그 (14) 를 회전시켜, 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 의 측단면 (11') 과 연마용 패드 (12) 를 상대 이동시켜서, 측단면 (11') 을 표면 조도가 0.10 ㎛ 미만, 또한 볼록면 (10a') 의 표면 조도 (Ra1) 보다 큰 표면 조도 (Ra2) 가 될 때까지 연마하여, 본 실시형태의 프레스 성형용 유리 소재 (10) 를 얻는다. 또한, 모따기부 (11b') 의 연마는, 패드 고정용 지그 (16) 에 장착된 연마용 패드 (10d) 의 면을 모따기부 (10c) 의 모따기 각도에 맞추어 접촉시킴으로써 동일하게 실시할 수 있다. 연결면 (40') 의 연마에 대해서도 동일한 방법에 의해 실시할 수 있다.
프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 의 측단면 (11') 은, 표면 조도 (Ra2) 가 0.10 ㎛ 미만, 또한 볼록면 (10a') 의 표면 조도 (Ra1) 보다 큰 표면 조도 (Ra2) 가 될 때까지 연마된다.
표면 조도 (Ra2) 의 상한은, 프레스 성형 후의 광학 소자의 형상 정밀도를 보다 향상시키는 관점에서 0.020 ㎛ 미만으로 하는 것이 보다 바람직하다.
연결면 (40) 의 표면 조도 (Ra3) 의 상한은 0.10 ㎛ 미만, 0.020 ㎛ 미만의 순으로 바람직하다. 표면 조도 (Ra3) 의 하한은 특별히 제한은 없지만, 예를 들어 0, 또는 볼록면 (10a') 의 표면 조도 (Ra1) 와 동일한 값으로 할 수 있다.
또한, 연마용 패드에는 예를 들어 수지제의 패드, 연마제에는 예를 들어 산화세륨을 사용할 수 있다.
프레스 성형용 유리 소재 (10) 를 사용하여 프레스 성형을 실시하는 프레스 성형 공정을 포함하는 광학 소자의 제조 방법이 제공된다. 예를 들어, SUS 등의 내열성 및 내부식성을 갖는 금속으로 형성되고, 볼록 형상의 성형면을 갖는 상형 (上型) 과, 오목 형상의 성형면을 갖는 하형 (下型) 등을 구비한 성형형을 사용하여 프레스 성형용 유리 소재를 프레스 성형함으로써, 광학 소자가 제조된다.
본 실시형태에 있어서 사용할 수 있는 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 는, (프레스 성형용 유리 소재) 에서 설명한 것과 동일하다. 즉, 예를 들어, 붕산란탄계 유리, 인산염계 유리, 실리카계 유리 등이다.
또, 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 의 바람직한 물성 (마모도 (FA), 누프 경도) 에 대해서도 (프레스 성형용 유리 소재) 에서 설명한 것과 동일하다. 즉, 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 의 마모도 (FA) 는, 측단면의 연마 가공성의 관점에서 400 이하가 바람직하고, 200 이하가 보다 바람직하고, 100 이하가 더욱 바람직하다. 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 의 누프 경도는, 측단면의 연마 가공성의 관점에서 400 ㎫ 이상이 바람직하고, 500 ㎫ 이상이 더욱 바람직하고, 600 ㎫ 이상이 보다 바람직하다.
프레스 성형용 유리 소재 (10) 는 측단면 (11) 의 표면 조도 (Ra) 가 0.10 ㎛ 미만으로 되어 있으므로, 프레스 성형 중에, 볼록면 (10a') 에 인접하는 측단면 (11) 의 단부가 성형형의 성형면측으로 말려 들어가 프레스 성형된 광학 소자의 주연부를 구성하게 된 경우라도, 프레스 성형 후의 광학 소자의 형상 정밀도를 저해하지 않고, 저비용으로 원하는 광학 성능을 갖는 광학 소자를 얻을 수 있다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명을 총괄한다.
프레스 성형용 유리 소재 (10) 는, 표면 조도 (Ra) 가 제 1 표면 조도 (Ra1) 인 적어도 하나의 볼록면 (10a) 과, 볼록면 (10a) 의 주위에 배치되고, 표면 조도 (Ra) 가 제 2 표면 조도 (Ra2) 의 측단면 (11) 을 구비하고, 제 2 표면 조도 (Ra2) 는 0.10 ㎛ 미만이고, 또한 제 2 표면 조도 (Ra2) 는 제 1 표면 조도 (Ra1) 보다 크다.
그리고, 프레스 성형용 유리 소재 (10) 의 제조 방법은, 적어도 하나의 볼록면 (10a') 과, 볼록면 (10a') 의 주위에 배치되고, 볼록면 (10a') 의 제 1 표면 조도 (Ra) 보다 큰 표면 조도 (Ra) 의 측단면 (11') 을 갖는 프레스 성형용 유리 소재 재료 (10') 를 준비하는 준비 공정과, 측단면 (11') 의 표면 조도를 0.10 ㎛ 미만, 또한 볼록면 (10a') 의 제 1 표면 조도 (Ra) 보다 큰 제 2 표면 조도 (Ra) 가 되도록 연마하는 연마 공정을 구비하고 있다.
10, 20, 30 : 프레스 성형용 유리 소재
10a, 20a, 30a : 볼록면
11 : 측단면
11a, 11a' : 외주면
11b, 11b' : 모따기부
10' : 프레스 성형용 유리 소재 재료
10a' : 프레스 성형용 유리 소재 재료의 볼록면
11' : 프레스 성형용 유리 소재 재료의 측단면
12 : 연마용 패드
14 : 프레스 성형용 유리 소재 재료 고정용 지그
16 : 패드 고정용 지그
20b : 평탄면
30b : 오목면
40, 40' : 연결면

Claims (11)

  1. 표면 조도 (Ra) 가 제 1 표면 조도 (Ra1) 인 적어도 하나의 볼록면과,
    상기 볼록면의 주위에 배치되고, 표면 조도 (Ra) 가 제 2 표면 조도 (Ra2) 인 측단면을 구비하고,
    상기 제 2 표면 조도 (Ra2) 는 0.10 ㎛ 미만이고, 또한 상기 제 2 표면 조도 (Ra2) 는 상기 제 1 표면 조도 (Ra1) 보다 큰, 프레스 성형용 유리 소재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 측단면이 상기 볼록면의 외측 가장자리에서 외방을 향해 연속해서 형성되어 있는, 프레스 성형용 유리 소재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼록면과 반대의 면에 배치되고, 상기 측단면에 연결된 연결면을 추가로 구비하고, 상기 연결면의 표면 조도 (Ra) 가 0.10 ㎛ 미만인, 프레스 성형용 유리 소재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레스 성형용 유리 소재의 상기 볼록면의 직경 (D) 에 대한 상기 프레스 성형용 유리 소재의 중심축 방향의 상기 볼록면의 꼭지점에서 상기 측단면까지의 거리 (Δh) 의 비가 0.15 이상인, 프레스 성형용 유리 소재.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레스 성형용 유리 소재의 마모도가 400 이하인, 프레스 성형용 유리 소재.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 프레스 성형용 유리 소재의 경도가 400 ㎫ 이상인, 프레스 성형용 유리 소재.
  7. 적어도 하나의 볼록면과, 상기 볼록면의 주위에 배치되고, 상기 볼록면의 제 1 표면 조도 (Ra1) 보다 큰 표면 조도 (Ra) 의 측단면을 갖는 프레스 성형용 유리 소재 재료를 준비하는 준비 공정과,
    상기 측단면을 표면 조도 (Ra) 가 0.10 ㎛ 미만, 또한 상기 볼록면의 상기 제 1 표면 조도 (Ra1) 보다 큰 제 2 표면 조도 (Ra2) 가 되도록 연마하는 연마 공정을 구비하는, 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연마 공정이 연마 패드와 상기 측단면을 상대 이동시킴으로써 실시되는, 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 프레스 성형용 유리 소재의 마모도가 400 이하인, 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 프레스 성형용 유리 소재의 경도가 400 ㎫ 이상인, 프레스 성형용 유리 소재의 제조 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 프레스 성형용 유리 소재를 사용하여 프레스 성형을 실시하는 프레스 성형 공정을 포함하는, 광학 소자의 제조 방법.
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