專利名稱：精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體及光學(xué)元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及精密壓制成形用預(yù)成型體的制造方法以及對以所述方法制作的預(yù)成型體進(jìn)行精密壓制成形的光學(xué)元件制造方法。
背景技術(shù)：
作為基于高生產(chǎn)率批量生產(chǎn)非球面透鏡等高精度的玻璃制光學(xué)元件的技術(shù)，公知有精密壓制成形法(模制光學(xué)元件法)。在精密壓制成形法中，一般采取制作被稱為預(yù)成型體的成形體后加熱該預(yù)成型體并在成形模內(nèi)進(jìn)行壓制成形的方法。精密壓制成形是通過轉(zhuǎn)印壓制成形模的成形面形成光學(xué)元件的光學(xué)功能面的方法。因此，成形模內(nèi)部的空間(型腔)的形狀設(shè)計為與期望的光學(xué)元件相同的形狀。預(yù)成型體的形狀如果與期望的光學(xué)元件的形狀大為不同，則與成形模型腔的形狀也將大為不同， 因而如果不提高壓制成形溫度以提高玻璃的流動性，則難以使玻璃遍布于成形模型腔，從而發(fā)生不良。另ー方面，由于越提高壓制成形溫度，玻璃與成形模的反應(yīng)性越高，這成為玻璃表面的變質(zhì)、玻璃與成形模的熔接的原因。因此，使預(yù)成型體的形狀接近期望的光學(xué)元件的形狀，關(guān)系到因成形模型腔的填充不足導(dǎo)致的不良的發(fā)生的防止，并且，由于可以將壓制成形溫度設(shè)定為較低，所以能夠防止因玻璃與成形模的反應(yīng)導(dǎo)致的玻璃表面的變質(zhì)、玻璃與成形模的熔接。出于這樣的理由，與期望的光學(xué)元件的形狀近似的形狀的預(yù)成型體(以下也稱為“近似形狀預(yù)成型體”)的需求增加。此外，作為制作精密壓制成形用的預(yù)成型體的方法，已知有被稱為冷加工法的方法和被稱為熱成形法的方法，其中，冷加工法是從熔融玻璃成形玻璃塊，按規(guī)定尺寸切斷該塊，然后進(jìn)行研削、研磨以使玻璃塊的表面光滑同時得到規(guī)定的重量；熱成形法是從熔融玻璃分離出ー個預(yù)成型體量的熔融玻璃塊并在冷卻該玻璃塊的過程直接成形為預(yù)成型體。近似形狀預(yù)成型體形成為與兩個表面都為凸面或凹面、ー個表面為凸面而另ー個表面為凹面、一個表面為平面而另ー個表面為凸面或凹面之類的與期望的光學(xué)元件的形狀對應(yīng)的形狀。冷加工法適合球狀等簡單形狀的加工，而不適合近似形狀預(yù)成型體那樣的復(fù)雜形狀的加工。另ー方面，熱成形法能夠在玻璃處于軟化狀態(tài)期間進(jìn)行壓制而成形為期望的形狀，因而適合近似形狀預(yù)成型體的生產(chǎn)。對于利用熱成形法的近似形狀預(yù)成型體的成形法，例如專利文獻(xiàn)1、2公開了從上部利用上模壓制浮于下模上的熔融玻璃塊并成形為期望的形狀的方法。依據(jù)該方法，例如通過用凸形的壓制成形面壓制熔融玻璃塊的上部，能得到上表面為凹面狀的預(yù)成型體。專利文獻(xiàn)I :日本特開平9-52720號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開2006-290702號公報

發(fā)明內(nèi)容
近年來，隨著光學(xué)元件的高功能化、高性能化，精密壓制成形越來越要求高成形精度。為了在精密壓制成形中提高成形精度，需要比現(xiàn)有技術(shù)更加精密地控制預(yù)成型體的形狀。另外，在成像光學(xué)系統(tǒng)的高功能化、小型化方面，對精密壓制成形高折射率、高色散玻璃而得的透鏡的需求也在増加。高折射率、高色散玻璃為得到高折射率、高色散特性而大量含有Nb、Ti、W、Bi等成份。然而，這些成份在精密壓制成形時與壓制成形面之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，成為在得到的光學(xué)元件的表面產(chǎn)生模糊不清、損傷的原因。特別是，在壓制成形的過程中，當(dāng)預(yù)成型體發(fā)生變形、內(nèi)部的富有活性的玻璃與壓制成形面直接接觸時，助長了因上述反應(yīng)導(dǎo)致的不良。為了抑制這樣的不良的產(chǎn)生，使預(yù)成型體的形狀更加近似期望的光學(xué)元件的形狀，使壓制成形中的玻璃的變形量變小并盡量使富有活性的預(yù)成型體內(nèi)部的玻璃不與壓制成形面接觸，這是有效的。 出于以上的理由，近年來，使預(yù)成型體的形狀更加近似期望的光學(xué)元件的形狀的必要性有所提高。然而本發(fā)明人考察用專利文獻(xiàn)1、2所公開的方法制作的預(yù)成型體的形狀時，明確了預(yù)成型體形狀偏離期望的形狀、并不滿足近年來的精密壓制成形用預(yù)成型體所要求的形狀精度這一點。因此本發(fā)明的目的在于提供用于使用熱成形法成形更接近期望的形狀的近似形狀預(yù)成型體的方案。本發(fā)明人為了達(dá)到上述目的，對使用專利文獻(xiàn)1、2記載的方法時預(yù)成型體的形狀偏離期望的形狀的原因進(jìn)行了悉心研究，得到如下的見解。在預(yù)成型體的熱成形中，通常，將多個成形模配置于轉(zhuǎn)臺上，使該轉(zhuǎn)臺分度旋轉(zhuǎn)，并依次接收流出、分離至各成形模的熔融玻璃塊，在下一停留位置進(jìn)行壓制成形。各成形模的輸送、停留同步地進(jìn)行，因而難以使壓制時間變?yōu)椴ＡK直至內(nèi)部都充分冷卻那樣長。因此，解除壓制時，壓制的玻璃塊上表面被玻璃塊內(nèi)部的熱量再次加熱，已經(jīng)上升的粘度再次下降。其結(jié)果是，壓制的玻璃上表面的形狀因表面張カ而欲恢復(fù)到壓制前的形狀從而鼓起，因此中心厚度從壓制成形的形狀増加。如果預(yù)成型體的中心厚度從期望形狀意外地増加，則使用該預(yù)成型體進(jìn)行的精密壓制成形中的變形量由于需要使預(yù)成型體變薄而必然變大。另ー方面，如果為了避免這樣的現(xiàn)象而在壓制時使玻璃過快冷卻，則在預(yù)成型體表面產(chǎn)生皺紋，不能夠得到具有光滑的表面的預(yù)成型體。基于以上的見解，本發(fā)明人進(jìn)ー步進(jìn)行反復(fù)研究，新發(fā)現(xiàn)如下現(xiàn)象在解除利用上模的壓制后，通過使上模及下模中至少ー個移動從玻璃塊上表面的上方除去上模，接著在玻璃塊上表面的上方配置氣體噴嘴，從該噴嘴向玻璃塊上表面噴出氣體，從而能夠抑制預(yù)成型體上表面在壓制解除后鼓起而偏離期望的形狀(中心厚度從壓制成形的形狀増加)。這是因為能夠使在壓制解除后會使玻璃塊上表面鼓起的力因從噴嘴噴出的氣體所導(dǎo)致的風(fēng)壓而得到抑制，進(jìn)ー步，可認(rèn)為從噴嘴噴出的氣體促進(jìn)了玻璃塊上表面的冷卻，這也有助于變形的抑制。本發(fā)明基于以上的見解而完成。SP，上述目的利用下述的方案達(dá)到。[I] ー種精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體的制造方法，其特征在于，使?jié)茶T至下模凹部的熔融玻璃利用從設(shè)于該下模凹部表面的多個氣體噴出口噴出的上浮氣體保持在上浮狀態(tài)后，通過繼續(xù)噴出上浮氣體并從上方利用上模進(jìn)行壓制，使玻璃塊上表面成形為規(guī)定形狀；解除利用上模的壓制后，通過使上模及下模中至少ー個移動而從玻璃塊上表面的上方除去上模，接著在玻璃塊上表面的上方配置氣體噴嘴，在成形為期望的所述形狀的玻璃塊上表面固化前，設(shè)置通過從所述氣體噴嘴向著玻璃塊上表面噴出氣體來施加風(fēng)壓從而抑制玻璃塊從所述壓制成形的形狀變?yōu)橹行暮穸葔埣拥男螤畹钠陂g；以及在所述期間后，從所述下模凹部取出精密壓制成形用預(yù)成型體。[2]根據(jù)[I]所述的精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體的制造方法，其中，通過從所述氣體噴嘴噴出氣體抑制玻璃塊上表面的變形同時促進(jìn)玻璃塊上表面的冷卻。[3]根據(jù)[I]或[2]所述的精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體的制造方法，其中，循環(huán)輸送多個下模而重復(fù)進(jìn)行從熔融玻璃的澆鑄到向取出精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體后的下模凹部中澆鑄新的熔融玻璃的エ序。[4] ー種光學(xué)元件的制造方法，包括 利用[I] [3]的任一所述的制造方法制造精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體；以及加熱制造的精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體并用壓制成形模進(jìn)行精密壓制成形。依據(jù)本發(fā)明，能夠以高形狀精度成形近似期望的光學(xué)元件的形狀的近似形狀預(yù)成型體。通過對這樣得到的預(yù)成型體進(jìn)行精密壓制成形，能提供高質(zhì)量的光學(xué)元件。


圖I示出了本發(fā)明的預(yù)成型體的制造方法的エ序說明圖。圖2示出了在實施例及比較例使用的成形臺中的下模的配置圖。圖3示出了在實施例1、2及比較例I得到的預(yù)成型體的上表面形狀圖。
具體實施例方式[精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體的制造方法]本發(fā)明的精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體的制造方法包括使?jié)茶T至下模凹部的熔融玻璃利用設(shè)于該下模凹部表面的多個氣體噴出口噴出的上浮氣體保持在上浮狀態(tài)后，通過繼續(xù)噴出上浮氣體并從上方利用上模進(jìn)行壓制，使玻璃塊上表面成形為規(guī)定形狀；解除利用上模的壓制后，通過使上模及下模中至少ー個移動而從玻璃塊上表面的上方除去上模，接著在玻璃塊上表面的上方配置氣體噴嘴，在成形為所述期望的形狀的玻璃塊上表面固化前，設(shè)置通過從上述氣體噴嘴向著玻璃塊上表面噴出氣體來施加風(fēng)壓從而抑制玻璃塊從所述壓制成形的形狀變?yōu)橹行暮穸葔埣拥男螤畹钠陂g；以及在上述期間后，從上述下模凹部取出精密壓制成形用預(yù)成型體。如前所說明的那樣，在解除利用上模的壓制后，在玻璃塊上表面固化前，通過從氣體噴嘴向著玻璃塊上表面噴出氣體來施加風(fēng)壓，能夠抑制因表面張カ而欲恢復(fù)到壓制前的狀態(tài)的玻璃塊上表面的變形，從而能得到從設(shè)計值沒有大的形狀變化的、期望形狀的預(yù)成型體。以下，對本發(fā)明的精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體的制造方法(以下也簡稱為“預(yù)成型體的制造方法”)進(jìn)行更詳細(xì)的說明。圖I是示出本發(fā)明的預(yù)成型體的制造方法的エ序說明圖。如圖I所示，本發(fā)明的預(yù)成型體的制造方法包括以下エ序向下模凹部的熔融玻璃的澆鑄(圖I (a))、在下模凹部的熔融玻璃的上浮(圖1(b))、利用上模的熔融玻璃塊的壓制(圖1(c))、向壓制解除后的玻璃塊上表面的氣體噴出(圖1(d))。使用轉(zhuǎn)臺或傳送帶等連續(xù)或間斷地循環(huán)輸送多個成形模(下摸)而重復(fù)進(jìn)行這些エ序，能夠連續(xù)地批量生產(chǎn)預(yù)成型體。例如，通過將多個下模配置于轉(zhuǎn)臺上，分度旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺，使多個下模同步并逐個地統(tǒng)ー移動至各停留位置，從而能夠循環(huán)輸送下摸。以下依次對各エ序進(jìn)行說明。對下模凹部的熔融玻璃的澆鑄是通過在下模凹部接收從溶融玻璃流分離的熔融玻璃而進(jìn)行，該溶融玻璃流從上端安裝于熔融玻璃槽的由鉬、鉬合金、金等構(gòu)成的流出導(dǎo)管流出(參照圖1(a))。熔融玻璃例如通過對玻璃原料進(jìn)行加熱、熔融、脫泡、勻質(zhì)化而得，使該熔融玻璃以固定的流出速度連續(xù)地從導(dǎo)管流出，在置于流出導(dǎo)管下方的下模上接受流出的熔融玻璃流的下端部，進(jìn)而使下模沿鉛直向下方向急劇下降，從熔融玻璃流分離下模上的熔融玻璃流下端部，從而能夠接受分離至上述下模的凹部內(nèi)的熔融玻璃塊。代替該方法，使用以下的方法等也能夠向下模凹部澆鑄熔融玻璃用配置于導(dǎo)管下方的支撐體接受流出的熔融玻璃流的下端部，使支撐體沿鉛直向下方向急劇下降，從溶融玻璃流分離支撐體上的熔融玻璃流下端部，將上述分離的熔融玻璃塊供給至下模的凹部內(nèi)；或用配置于導(dǎo)管下方的支撐體接受流出的熔融玻璃流的下端部，急速地除去支撐體的支撐，從熔融玻璃流分離用支撐體支撐的熔融玻璃流下端部，將上述分離的熔融玻璃塊供給至下模的凹部內(nèi)。 澆鑄至下模凹部的熔融玻璃在下模凹部上被施加基于上浮氣體的風(fēng)壓而保持在上浮狀態(tài)(參照圖1(b))。由此，熔融玻璃在下模上冷卻，粘度調(diào)整(粘度上升)至能通過上模的壓制成形的粘度。這里使用的下模在凹部表面設(shè)置有噴出用于向熔融玻璃施加風(fēng)壓而使其上浮的氣體的氣體噴出ロ。在下模凹部表面上，熔融玻璃處于上浮狀態(tài)，下模凹部表面的形狀不會因壓制而轉(zhuǎn)印至玻璃，因而不需要是對玻璃轉(zhuǎn)印該表面的形狀的成形面，但由于有可能暫時或瞬間地與玻璃塊接觸，優(yōu)選形成為平滑的表面。作為上述下模，能夠使用以下的成形摸以多孔質(zhì)材料形成載置玻璃塊的凹部并通過多孔質(zhì)材料噴出氣體的成形摸；或在澆鑄熔融玻璃的凹部具有由多個細(xì)孔構(gòu)成的氣體噴出口的成形摸。作為為使熔融玻璃上浮而從氣體噴出ロ向上方噴出的上浮氣體，優(yōu)選使用與玻璃不發(fā)生反應(yīng)的氣體，具體而言，能夠例舉空氣、氮氣、惰性氣體等。另外，優(yōu)選上浮氣體的流量及壓カ確定為使熔融玻璃塊能夠保持穩(wěn)定的上浮狀態(tài)而不產(chǎn)生與下模的熔接。能夠根據(jù)澆鑄的玻璃的容量適當(dāng)調(diào)整噴出的氣體的流量及壓力。具體而言，例如，上浮氣體的流量在每分鐘為O. 10升 I. 00升的范圍、上浮氣體的壓カ為O. 3MPa O. 5MPa的范圍是分別優(yōu)選的。另外，根據(jù)需要，將上浮氣體的溫度調(diào)整至能冷卻玻璃的溫度后供給。這樣，澆鑄至下模凹部的熔融玻璃在上浮狀態(tài)下冷卻，粘度調(diào)整至適合壓制成形的規(guī)定粘度。從容易進(jìn)行利用上模的壓制成形的角度來看，優(yōu)選冷卻調(diào)整至熔融玻璃塊的粘度為IO3泊至IO4 4泊。接著，通過繼續(xù)噴出上浮氣體，并從上方利用上模對熔融玻璃進(jìn)行壓制成形，使玻璃塊成形(參照圖1(c))。壓制時從下模表面噴出的上浮氣體流量可以與壓制前相同，也可使其變化。壓制成形通過使在下模的上方待機的上模下降井向熔融玻璃上表面施加壓カ來進(jìn)行。這里的壓制成形可使其與上模成形面接觸并按壓而進(jìn)行，也可通過從上模成形面噴出的氣體的風(fēng)壓進(jìn)行。為了施加風(fēng)壓，由多孔質(zhì)材料形成上模成形面，或在上模成形面設(shè)置多個的細(xì)孔即可。此外在本發(fā)明中，稱在下模上朝向上模的表面為上表面，朝向下方的表面為下表面。利用上述壓制，上模的成形面形狀轉(zhuǎn)印至玻璃塊上表面，能夠使玻璃塊上表面成形為期望的形狀。另外，利用在該壓制成形時從下模凹部表面繼續(xù)噴出上浮氣體，至少能夠使玻璃塊下表面中央部和下模凹部表面維持非接觸狀態(tài)。在進(jìn)行利用上模的壓制前，從下模凹部表面噴出的上浮氣體從熔融玻璃塊下表面周邊部和下模凹部表面周邊部的間隙漏出，因而在玻璃塊下表面中，接近該間隙的周邊部比中央部先冷卻，處于大致固化的狀態(tài)。因而，若在利用上模壓制時，即使玻璃塊下表面周邊部與下模表面接觸，玻璃塊下表面周邊部也不會發(fā)生大的形狀變化。在利用上述上模壓制后，使上模從玻璃塊上退避并解除壓制。其后，在本發(fā)明的預(yù)成型體的制造方法中，通過使上模及下模中至少ー個移動，從玻璃塊上表面的上方除去上模，接著在玻璃塊上表面的上方配置氣體噴嘴，在壓制成形為期望形狀的玻璃塊上表面固化前，從該噴嘴向玻璃塊上表面噴出氣體而施加風(fēng)壓(參照圖1(d))。如之前所說明的那樣,通過這樣地從氣體噴嘴向玻璃塊上表面噴出氣體而施加風(fēng)壓,抑制使玻璃塊上表面鼓起的力，能夠抑制玻璃塊從壓制成形的形狀變?yōu)橹行暮穸葔埣拥男螤?。從上方看玻璃塊時，越靠中央溫度越高(低粘度)、越接近周邊溫度越低(高粘度)，因而優(yōu)選向低粘度而容易因表面張カ變形的玻璃塊中央部施加強風(fēng)壓。為此，優(yōu)選以氣體噴嘴的開ロ部的中心和玻璃塊上表面的中心一致的方式進(jìn)行對位并噴出氣體。由從氣體噴嘴噴出的氣體施加至玻璃塊上表面的平均表面壓設(shè)為O. 2Pa 90Pa的范圍，但優(yōu)選能夠進(jìn)ー步抑制上表面的形狀變化。作為從噴嘴噴出的氣體，對上浮氣體例示的氣體由于不與玻璃發(fā)生反應(yīng)，因此是優(yōu)選的。優(yōu)選噴出氣體的流量設(shè)定為能實現(xiàn)上述優(yōu)選平均表面壓的范圍，例如，在制造一般性攝像元件制作用的體積為IOOmm3 IOOOmm3左右的預(yù)成型體時，設(shè)為每分鐘I升至30升的范圍是合適的。另外，通過向玻璃塊上表面噴出氣體促進(jìn)冷卻，能夠更有效地抑制玻璃塊上表面的形狀變化。從該角度看，優(yōu)選噴出氣體為比玻璃塊上表面溫度低的氣體，更優(yōu)選不進(jìn)行利用加熱器的加熱，也可以通過在氣體流路的內(nèi)部設(shè)置有水流動的低溫的高頻加熱線圈、冷卻介質(zhì)來冷卻噴出至玻璃塊上表面的氣體。向玻璃塊上表面噴出氣體的期間，從有效地抑制玻璃塊上表面的變形的角度來看，優(yōu)選為I秒至10秒左右。另外，玻璃塊上表面的變形從剛解除壓制進(jìn)行到上表面固化為止。在較大變形的狀態(tài)下使玻璃塊上表面固化時，得到的預(yù)成型體的形狀從基于壓制形成的規(guī)定形狀較大地偏離。對此，在本發(fā)明中，通過在玻璃塊上表面固化前如上所述地向玻璃塊上表面噴出氣體而施加風(fēng)壓。由此,在固化的玻璃塊上表面中，能夠防止從壓制形成后的規(guī)定形狀產(chǎn)生較大的形狀變化。為了在固化前施加風(fēng)壓，優(yōu)選在壓制解除后迅速地開始?xì)怏w噴嘴的配置及向玻璃塊上表面的氣體的噴出。成形結(jié)束后，利用例如在下模的上方待機的輸送機器人的前端所設(shè)置的吸嘴吸引并保持預(yù)成型體的上表面，能夠?qū)⑾履０疾可系念A(yù)成型體從下模凹部取出。取出的預(yù)成型體能夠進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐嘶?。利用以上的エ序，能夠得到期望形狀的精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體。邊使熔融玻璃在下模凹部上浮邊利用上模進(jìn)行壓制的成形法適于在下模上的上浮成形中難以成形、 上表面是平面至凹面且下表面是凸面的精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體的成形。另外，本發(fā)明的預(yù)成型體的制造方法通過抑制壓制解除后的玻璃塊的形狀變化，能夠使預(yù)成型體的形狀更加接近期望的光學(xué)元件的形狀。所涉及的本發(fā)明的預(yù)成型體的制造方法，如之前說明的那樣，適合作為應(yīng)減小壓制成形中的玻璃的變形量、盡量使富有活性的預(yù)成型體內(nèi)部的玻璃不與壓制成形面接觸的由高折射率、高色散玻璃制造精密壓制成形用預(yù)成型體的制造方法。[光學(xué)元件的制造方法]接著，對本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法進(jìn)行說明。本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法包括利用本發(fā)明的預(yù)成型體的制造方法制造精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體；以及加熱制造的精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體并使用壓制成形模進(jìn)行精密壓制成形。依據(jù)本發(fā)明的預(yù)成型體的制造方法，通過抑制采用上模的壓制解除后的玻璃塊上表面的形狀變化，能夠得到接近期望的光學(xué)元件的形狀的近似形狀預(yù)成型體，因而不用過度地設(shè)壓制成形溫度為高溫，就能夠充分使玻璃遍布成形模型腔，由此能夠得到高質(zhì)量的光學(xué)兀件。精密壓制成形是加熱預(yù)成型體，在軟化的狀態(tài)下利用具有規(guī)定形狀的型腔的成形 模進(jìn)行加壓成形，制作與最終制品的形狀相同或極其近似的形狀的成形品的方法。依據(jù)精密壓制成形法，不用對成形品實施研削、研磨，或通過僅實施由研磨導(dǎo)致的除去量極少的研磨，就能夠制作最終制品、特別是光學(xué)元件那樣的要求極高的形狀精度、表面精度的最終制品。因此，本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法適合于透鏡、透鏡陣列、衍射光柵、棱鏡等光學(xué)元件的制造，特別是在基于高生產(chǎn)率制造非球面透鏡時最佳。本發(fā)明中的精密壓制成形能夠用公知的方法進(jìn)行。例如能夠使用以下的方法對表面為清潔狀態(tài)的預(yù)成型體以構(gòu)成預(yù)成型體的玻璃的粘度呈現(xiàn)IO5Pa · · S IO11Pa · · S的范圍的方式再次加熱，對再次加熱的預(yù)成型體利用具備上模、下模的成形模進(jìn)行壓制成形的方法。也可根據(jù)需要在成形模的成形面設(shè)置脫模膜。此外，為防止成形模的成形面的氧化，優(yōu)選在氮氣或惰性氣體氛圍下進(jìn)行壓制成形。壓制成形品從成形模取出并根據(jù)需要緩慢冷卻。在透鏡等光學(xué)元件的情況下，對于成形品，也可根據(jù)需要在表面涂敷光學(xué)薄膜。[實施例]以下基于實施例說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于實施例所示的方式。[實施例I、2、比較例]將熔融/冷卻/固化后折射率為[nd] 1. 839、阿貝數(shù)為[vd] :24. 15的硼硅酸鹽類的光學(xué)玻璃的玻璃塊投入至加熱到1120°C的鉬坩堝并在坩堝內(nèi)熔解后，在1250°C進(jìn)行清澄、攪拌而得到均勻的玻璃熔融液。接著，從與坩堝底部連結(jié)并控制了溫度的流出導(dǎo)管以O(shè). 56kg/hr的流出速度流出玻璃熔融液。如圖2那樣，在圓形的成形臺的外周上均勻地配置12個下模。在以下的エ序中，使成形臺以每9. 5秒分度旋轉(zhuǎn)。作為ー個周期，各下模利用成形臺的分度旋轉(zhuǎn)從圖2所示的第I停留位置移動至第12停留位置，每ー個周期制作ー個精密壓制成形用預(yù)成型體。在下模的上部加工有澆鑄熔融玻璃的凹部(直徑Φ 23mm、凹部表面的平均曲率半徑R :11mm)。凹部由平均孔徑為10 μ m的多孔質(zhì)材料構(gòu)成,從多孔質(zhì)材料表面均勻地噴出O. 60L/分鐘的氮氣。此外，用加熱器加熱模具主體部，設(shè)凹部的表面溫度為350°C。接著，向流出ロ的正下方(第I停留位置)供給下模，如下地在下模澆鑄熔融玻璃。首先使下模上升并成為接近流出ロ的狀態(tài)，在下模的凹部接受熔融玻璃流的前端。當(dāng)下模的凹部積存了期望重量的熔融玻璃時，使下模急劇下降，從熔融玻璃流將熔融玻璃塊切斷并分離到下模上。
接著，使成形臺分度旋轉(zhuǎn)，在使下模從流出ロ的正下方退避的同時，將另外的下模供給至噴嘴正下方。依次以9500msec的間隔重復(fù)同樣的操作，ー個接ー個地分離/切斷熔融玻璃流并在下模上得到約為425mm3的熔融玻璃塊。在上述澆鑄后，利用分度旋轉(zhuǎn)使剛從流出ロ正下方退避的下模移動至近似形狀預(yù)成型體成形用上模正下方(第2停留位置)，利用該上模壓制下模上的熔融玻璃塊。此外，設(shè)上模材質(zhì)為與下模同樣的多孔質(zhì)材料，從表面以O(shè). 5L/分鐘噴出氮氣。另外，設(shè)上模玻璃成形面的直徑為Φ13. 6mm、形狀為平面。在壓制エ序中，在使上模從玻璃塊上端下降Imm的距離后，通過伺服電機，從下模移動結(jié)束經(jīng)過600毫秒的時刻開始，從上模和玻璃塊的接觸位置使下模上升約I. 7mm，在利用上模壓制玻璃塊的狀態(tài)下保持6500毫秒(圖I (c))。其后，在解除利用上模的壓制后，使載置了壓制的玻璃塊的下模從上模正下方退避，利用分度旋轉(zhuǎn)移動至氣體噴嘴正下方(第3停留位置)。接著，利用以下的操作得到實施例1、2、比 較例的玻璃預(yù)成型體。此外，在任ー情況下，從下模成形凹面繼續(xù)噴出O. 60L/分鐘的氮氣。[比較例]壓制后的玻璃塊上表面處于未固化狀態(tài)，在發(fā)生變形的第3、第4停留位置中，對玻璃塊不進(jìn)行任何操作，在玻璃塊的上表面因表面張カ導(dǎo)致的變形結(jié)束了的第5停留位置以后，為了緩和回收時的熱沖擊，從設(shè)置于玻璃塊上表面的鉛直上方的氣體噴嘴以IOL/分鐘至20L/分鐘的流量連續(xù)地噴出氣體并冷卻玻璃塊，在第10停留位置利用輸送機器人回收近似形狀預(yù)成型體。實施例I在第3停留位置，以位于移動至該位置的玻璃塊上表面的鉛直上方的方式設(shè)置氣體噴嘴(內(nèi)徑6mm)。氣體噴嘴前端和玻璃塊的上端的距離為2mm 3mm,且以氣體噴嘴和玻璃塊的中心一致的方式事先進(jìn)行氣體噴嘴的位置調(diào)整。載置了壓制后的玻璃塊的下模通過分度旋轉(zhuǎn)移動至第3停留位置，在停止后，從經(jīng)過500毫秒的時刻開始，在2000msec的期間從氣體噴嘴以IOL/分鐘的流量向玻璃塊上表面中央噴出氮氣(圖1(d))。其后，進(jìn)行與比較例I同樣的操作，得到近似形狀預(yù)成型體。實施例2載置了壓制后的玻璃塊的下模通過分度旋轉(zhuǎn)移動至第3停留位置，在停止后，從經(jīng)過500毫秒的時刻開始，在7000毫秒的期間，從氣體噴嘴以IOL/分鐘的流量向玻璃塊上表面中央噴出氮氣，除此以外，進(jìn)行與實施例I同樣的操作，得到近似形狀預(yù)成型體。在圖3示出利用三豐(ミツトヨ)制接觸式表面形狀測量器測量實施例1、2及比較例得到的玻璃預(yù)成型體的上表面形狀而得的上表面形狀圖。另外，在下表I中示出利用同樣的表面形狀測量器測量實施例I 3及比較例得到的玻璃預(yù)成型體的形狀的結(jié)果。[表 I]
權(quán)利要求
1.ー種精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體的制造方法，其特征在干， 使?jié)茶T至下模凹部的熔融玻璃利用從設(shè)于該下模凹部表面的多個氣體噴出口噴出的上浮氣體保持在上浮狀態(tài)后，通過繼續(xù)噴出上浮氣體并從上方利用上模進(jìn)行壓制，使玻璃塊上表面成形為規(guī)定形狀； 解除利用上模的壓制后，通過使上模及下模中至少ー個移動而從玻璃塊上表面的上方除去上模，接著在玻璃塊上表面的上方配置氣體噴嘴，在成形為期望的所述形狀的玻璃塊上表面固化前，設(shè)置通過從所述氣體噴嘴向著玻璃塊上表面噴出氣體來施加風(fēng)壓從而抑制玻璃塊從所述壓制成形的形狀變?yōu)橹行暮穸葔埣拥男螤畹钠陂g；以及在所述期間后，從所述下模凹部取出精密壓制成形用預(yù)成型體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體的制造方法，其中， 通過從所述氣體噴嘴噴出氣體抑制玻璃塊上表面的變形同時促進(jìn)玻璃塊上表面的冷卻。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體的制造方法，其中， 循環(huán)輸送多個下模而重復(fù)進(jìn)行從熔融玻璃的澆鑄到向取出精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體后的下模凹部中澆鑄新的熔融玻璃的エ序。
4.ー種光學(xué)兀件的制造方法，包括 利用權(quán)利要求I 3的任一項所述的精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體的制造方法制造精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體；以及 加熱制造的精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體并用壓制成形模進(jìn)行精密壓制成形。
全文摘要
本發(fā)明提供使用熱成形法成形更接近期望形狀的精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體的制造方法及光學(xué)元件制造方法。在該精密壓制成形用玻璃預(yù)成型體的制造方法中，使?jié)茶T至下模凹部的熔融玻璃利用從設(shè)于該下模凹部表面的多個氣體噴出口噴出的上浮氣體保持在上浮狀態(tài)后，通過繼續(xù)噴出上浮氣體并從上方利用上模進(jìn)行壓制，使玻璃塊上表面成形為規(guī)定形狀；解除利用上模的壓制后，通過使上模及下模中至少一個移動而從玻璃塊上表面的上方除去上模，接著在玻璃塊上表面的上方配置氣體噴嘴，在成形為期望的形狀的玻璃塊上表面固化前，設(shè)置通過從氣體噴嘴向著玻璃塊上表面噴出氣體來施加風(fēng)壓從而抑制玻璃塊從壓制成形的形狀變?yōu)橹行暮穸仍黾拥男螤畹钠陂g。
文檔編號C03B11/08GK102649620SQ20121004639
公開日2012年8月29日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者中村謙吾, 宇津木克己 申請人:Hoya株式會社