JP4051843B2

JP4051843B2 - Manufacturing method of glass lens

Info

Publication number: JP4051843B2
Application number: JP37338099A
Authority: JP
Inventors: 愼一西川
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP2001180945A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラスレンズの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、坩堝内部で溶融された溶融ガラスをノズル先端から滴下し、滴下された溶融ガラス滴を直接的に鏡面金型で受け、プレス成形することによりガラスレンズを得る方法が知られている（特公平４−１６４１４号公報）。この方法は研摩工程なしで性能の良いガラスレンズを得ることができるため、実用上非常に価値の高いものである。しかしながら、この方法を適用できるガラス種は限定され、比較的失透性の低いものを使用する必要があった。失透とは、溶融ガラスの冷却中にガラス中の成分からなる結晶体がガラス中で、分離、析出する現象をいう。
【０００３】
すなわち、上記方法に、ＬａＦ系、ＰＫＳ系、ＬａＫ系およびＳＫ系ガラス等の比較的失透性の高いガラス種を適用すると、ガラス滴が成形可能な粘性を有するような低い温度でノズルの先端で溜めたとき、当該ガラス滴は失透して滴下できないという問題があった。一方で、失透させることなく、ガラス滴をノズル先端から滴下するためには、比較的高い温度（液相温度より高い温度）で滴下する必要があるため、当該温度で直接的に金型上に滴下すると、粘度が低すぎて所望の厚みを有するガラスレンズが得られないという問題があった。また、金型上での急激な熱収縮による形状不良（ヘソ等の発生）が起こったり、高温による金型劣化が起こるといった問題があった。
【０００４】
そこで、ノズルから滴下した溶融ガラス滴が金型に達する前に、ガラス滴表面の一部を冷却板に一時的に接触させることにより強制冷却（急冷）して、所望の粘性を達成し、その後金型に落下させる方法が知られている（特開平４−３３１７２７号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような方法ではガラス滴が所望の粘度を有するまで充分に冷却することは困難であり、ガラス滴の温度制御に問題があった。このため、上記問題を完全に解決するには至っていないのが現状である。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、比較的失透性の高いガラス種を用いた場合であっても、失透やレンズの形状不良および金型の劣化を生じさせることなく、所望の厚みおよび形状のガラスレンズをガラスモールド法を用いて容易に製造できるガラスレンズの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶融ガラス滴を、上方向に吹き出されたガス流によって浮遊させながら冷却する工程、および冷却された溶融ガラス滴を第１金型上に落下させた後、第１金型と該金型に対向する第２金型によってプレス成形する工程を含むガラスレンズの製造方法に関する。
【０００８】
本発明においては、坩堝の下部に形成されたノズルから滴下された溶融ガラス滴を金型で受け、プレス成形するガラスモールド法において、溶融ガラス滴を滴下した後、当該ガラス滴を金型で受ける前に、溶融ガラス滴を一旦、上方向に吹き出されたガス流によって浮遊させながら冷却することを特徴とする。本発明の方法においてはこのように、溶融ガラス滴をガス流によって浮遊させながら冷却（急冷）するため、ガラス滴を所望の粘度および温度まで充分に冷却することが可能になるだけでなく、ガラス滴の温度制御が容易になり、比較的失透性の高いガラス種を用いた場合であっても、失透やレンズの形状不良および金型の劣化を生じさせることなく、所望の厚みおよび形状のガラスレンズを容易に製造できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の方法を図面を用いて説明する。図１は、本発明のガラスレンズの製造方法を実施するガラスレンズの製造装置の一例の概略図を示す。この装置は基本的にはガラス材料を溶融する坩堝１、該坩堝の下部に形成され、溶融したガラス２をガラス滴４として外部に導くノズル３、該ノズルから滴下された溶融ガラス滴を、上方向に吹き出されたガス流によって浮遊させながら冷却するための冷却部材５、ならびに冷却された溶融ガラス滴をプレス成形するための第１金型１１および第２金型１２を含んでなる。なお、図１においては複数のガラス滴が示されているが、全てのガラス滴が同時に存在することを意味するものではなく、それらのガラス滴はガラス滴の経時的な動きを示すために便宜的に表されているにすぎない。
【００１０】
本発明においてはまず、ガラス材料を坩堝１内で溶融する。坩堝１内には溶融ガラス２を均質化させるための撹拌棒（図示しない）が備えられていてもよい。坩堝１およびノズル３の温度は通常、図示されない加熱ヒータを調節することにより所望の温度に設定される。坩堝１およびノズル３の温度は、ノズルから滴下されるガラス滴の大きさ、ガラス材料の種類および性質、ノズル寸法等に応じて適宜設定すればよく、通常、７００〜１４００℃の範囲内である。特に、ガラス材料として後述する失透性の高い材料を使用する場合においては、当該材料の液相温度より高い温度に設定される。液相温度とは降温する際、失透（結晶化）が起こりはじめる温度をいう。
【００１１】
本発明で使用可能なガラス材料としては従来から光学素子の材料として用いられている公知のガラス材料が挙げられるが、本発明においては従来、成形が困難であった、比較的失透性の高いガラス材料、例えば、ＬａＦ系、ＰＫＳ系、ＬａＫ系、ＳＦＬ系およびＳＫ系ガラスを使用することが有効である。
【００１２】
本発明においては次いで、溶融状態のガラスを坩堝１の下部に形成されたノズル３から滴下し、該溶融ガラス滴４を、上方向に吹き出されたガス流によって浮遊させながら冷却する。図１においては、ガラス滴を捕集するためのラッパ形状を有する凹部６および該凹部の下端に設けられた開口部７からガス流を上方向に吹き出すためのガスパイプ８からなる冷却部材５によって、溶融ガラス滴を受け、該溶融ガラス滴をガス流によって浮遊させながら冷却する構成を示しているが、ガス流を上方向に吹き出すためのガスパイプのみからなる冷却部材を用いて、ガス流によって直接的に溶融ガラス滴を受け、当該ガス流によって浮遊させながら冷却する構成であってもよい。溶融ガラス滴をガス流によって直接的に受け、浮遊させながら冷却する場合、例えば、ガラス滴が落下し始めるのをセンサーで検知する等して、ガラス滴を受けるときにガス流の流量を瞬間的に比較的大きくし、その後は定常的にガラス滴が浮遊できるようにガス流の流量を小さくする手段等を設けて、ガス流の流量を制御すればよい。なお、このときノズルがガス流に吹き付けられ、ノズル先端温度が低下するのを防止するため、ノズルの先端からガス流発射口までの間に水平にシャッター（間仕切り板）を設置し、当該シャッターにおけるガラス滴落下路に開閉口を設けて、ガラス滴が通過するときのみ当該開閉口を開けるようにすることが好ましい。
【００１３】
以下、図１に示す構成を有する冷却部材を用いて、溶融ガラス滴を受け、該溶融ガラス滴をガス流によって浮遊させながら冷却する場合について詳しく説明する。
【００１４】
図１において、滴下された溶融ガラス滴はラッパ形状を有する凹部６の内壁を転がって該凹部下端の開口部７に至り、当該開口部下方に設けられたガスパイプ８から上方向に吹き出されたガス流によって浮遊されつつ回転されながら冷却される。本発明においては、このように滴下された溶融ガラス滴の第１金型への到達に先だって、該ガラス滴をガス流によって浮遊状態で冷却し、ガラス滴の温度および粘度を容易に制御できるため、失透性の高いガラス種を用いた場合であっても、失透やレンズの形状不良および金型の劣化を生じさせることなく、所望の厚みおよび形状を有するガラスレンズを容易に製造できる。
【００１５】
浮遊状態において、ガラス滴の浮遊位置は特に制限されないが、通常、安定性の観点から、ガラス滴が凹部６の内壁を転がって開口部７に至ったとき、はじめてガス流と接触する位置の近辺とされる。このとき、ガラス滴は開口部の周辺にほとんど接触せずに浮遊する。
【００１６】
当該冷却工程においては、後述のプレス成形工程においてレンズの形状不良や金型の劣化を引き起こすことなく所望の厚みおよび形状を有するガラスレンズが成形され得る程度の粘度および温度を、冷却後のガラス滴が有し、かつガラス滴に失透が生じないように、溶融ガラス滴は冷却（急冷）される。すなわち、冷却後のガラス滴の粘度および温度は、使用されるガラス材料の種類、ガラス滴の大きさ（所望のレンズ重量）、後述の第１金型および第２金型の温度、レンズ形状等に依存して適宜設定されるため、一概に規定できないが、直後のプレス成形工程においてレンズの形状不良や金型の劣化を引き起こすことなく、所望の厚みおよび形状を有するガラスレンズを成形できるような粘度および温度とする。冷却後のガラス滴の温度が低すぎると、粘度が高くなりすぎて金型の転写面が転写され難くなるだけでなく、ガラス滴の所望形状への成形が困難になる。一方、冷却後のガラス滴の温度が高すぎると金型劣化が起こるだけでなく、粘度が低くなりすぎてレンズにヘソ等の形状不良が生じ、また所望厚みのレンズが得られない。
【００１７】
上記のような冷却はガス流の流量と温度、冷却時間（浮遊時間）、ノズル温度等を適宜選択することによって達成される。ガス流の温度は、当該ガス流を用いた冷却によってガラス滴に失透が生じない程度に急冷できれば特に制限されないが、製造コストの観点から室温を採用することが好ましい。ただし、滴重量が小さい場合等、急冷されすぎて時間による制御が困難になる場合には、予め加熱したガスを用いるのが好ましい。冷却時間、すなわちガラス滴の浮遊時間は、使用されるガラス種、ガラス滴の大きさ（所望のレンズ重量）、ガス流の温度、金型温度、レンズ形状等に依存して適宜設定される。例えば、約１５０ｍｇのLaF系ガラス滴を温度２０℃のガス流で浮遊させながら冷却する場合、冷却時間は０．５〜５秒、好ましくは１〜２秒とすることが望ましい。
【００１８】
使用されるガス種は特に制限されず、例えば、空気、窒素、およびアルゴン、ヘリウム、ネオン等の不活性ガス等を使用できる。なお、金型の劣化防止の観点から、本発明の一連の工程を非酸化性雰囲気中で行う場合においては、使用される非酸化性雰囲気のためのガスと同一のガスが使用される。
【００１９】
ガス流の流量は、所定のガラス滴を当該ガス流によって浮遊させながら保持できる程度の流量とする。
【００２０】
上記凹部６は滴下されたガラス滴をガス流が吹き出す開口部に捕集できれば特に制限されず、図１に示される円錐形状のほか、例えば、図２（ａ）に示されるような放物面形状や図２（ｂ）に示されるような球面形状を有していてよい。凹部６の材料としては、当該凹部は比較的高温のガラス滴と接触するため、ガラスと濡れにくく、かつ耐熱性を有する材料を用いることが好ましい。そのような材料として、例えば、カーボン、窒化ホウ素（ＢＮ）、白金等の材料のほか、これらの材料またはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等の保護膜をステンレス等の金属に設けたものも使用できる。
【００２１】
凹部６の下端に設けられている開口部７は、ガス流吹き出し用と冷却後のガラス滴落下用を兼ねているため、得ようとするガラス滴の直径以上の直径を有していれば特に制限されないが、あまり大きく設定すると滴下位置がばらつく原因となるほか、ガス流の流速が低下し、ガラス滴の浮遊を確保するためにガス流の流量を上げる必要があるため、ガラス滴の直径の約１．５倍以下とすることが好ましい。
【００２２】
上記のように溶融ガラス滴が冷却された後は、当該ガラス滴を第１金型１１上に落下させた後、第１金型１１と該金型に対向する第２金型１２によってプレス成形する。ガラス滴を落下させるに際して、その手段は、冷却されたガラス滴を第１金型上に移動させることができれば特に制限されず、例えば、ガス流の供給を停止し、ガスパイプ８を速やかに移動させることによって、ガラス滴に開口部７を通過させながらガラス滴を自重によって、当該開口部の真下に位置する第１金型１１上に落下させてよい。このとき、ガスパイプとして図３に示されるようなタイプのものを使用することが好ましい。詳しくは、図３に示されるようなタイプのガスパイプには弁９が設けられており、供給口Ａよりガス流が供給されたときは弁９は水平になり、ガス流は上方向Ｂ（開口部７方向）に吹き出すようになっており、ガス流の供給が停止すると弁９は直立し、パイプ上下方向の通路を確保するようになっている。このため、ガス流の供給を停止した後は、パイプを移動しなくても、ガラス滴の落下路は確保され、ガラス滴を第１金型１１上に落下させることができる。なお、このとき図３におけるＣ方向に適度に吸引することが好ましい。
【００２３】
ガラス滴を落下させた後、プレス成形するに際しては、公知の方法によって、第１金型１１および第２金型１２を用いて加圧・成形される。成形温度、すなわち第１金型１１および第２金型１２の温度は、冷却されたガラス滴を所望の形状を有するよう成形でき、また転写面を転写できれば、特に制限されないが、面精度確保の観点からガラス材料のガラス転移点より低い温度であることが好ましい。成形圧は特に制限されず、冷却されたガラス滴を所望の形状および厚みを有するよう成形できる圧力とする。
【００２４】
第１金型および第２金型の形状は得ようとするガラスレンズの形状に応じて適宜選択され、例えば、平面状、曲面状（凹状、凸状）、球面状（凹状、凸状）等いかなる形状を有していて良い。また、これらの金型の転写面は鏡面加工されていることが好ましく、本発明においてはそのような転写面が良好に転写される。
【００２５】
また、第１金型および第２金型の材料としては、例えば、超硬合金等の耐熱合金やＣｒ₂Ｏ₃、ＳｉＣ等のセラミックスのほか、カーボン、白金、ＢＮ等からなる保護膜をステンレス等の金属に設けたものも使用できる。
【００２６】
本発明においては、ガラス滴をノズルから直接的に第１金型上に滴下（落下）させる場合と異なり、ガラス滴は上述した冷却によって適度な粘度および温度を有するため、当該プレス成形工程において、失透やレンズの形状不良および金型の劣化を引き起こすことなく、所望の厚みおよび形状を有するガラスレンズを有効に得ることができる。
【００２７】
以上のようなガラスレンズの一連の製造工程を連続的に行った場合には、冷却部材５、特に凹部６の温度が上昇し、ガラス滴となじみが良くなり、良好な浮遊状態の確保が困難になるおそれがあるため、冷却部材を冷却することが好ましい。冷却方法としては、例えば、ガラス滴を浮遊させていない場合においても、ガスパイプ８によってガス流を開口部７に供給し続けることによって冷却部材を冷却してもよいし、またはガスパイプ８由来のガス流とは別に冷却部材冷却用のエアーを冷却部材に周囲から吹き付けることによって冷却部材を冷却しても良い。いかなる冷却方法を採用する場合であっても、冷却部材５とともにノズル３も冷却されてノズル３の先端温度が低下するのを防止するため、少なくともノズルが冷却されないよう、例えば、ノズルの先端と冷却部材との間に水平にシャッター（間仕切り板）を設置し、当該シャッターにおけるガラス滴落下路に開閉口を設け、ガラス滴が通過するときのみ当該開閉口を開けるようにすることが好ましい。
【００２８】
図１の装置は、ノズル３から滴下されたガラス滴を凹部６の内壁を転がして該凹部下端の開口部７に至らせ、ガス流によって浮遊させながら冷却する構成を有しているが、ノズル３の真下に開口部７が位置すること以外、図１の装置と同様の構成とし、溶融ガラス滴をガス流に直接的に滴下し、浮遊させてもよい。この場合において、ガス流がノズルを冷却し、ノズル先端でガラス滴が固化するのを防止するため、上述のようにノズルの先端と冷却部材との間に水平に開閉口付きシャッター（間仕切り板）を設置することが好ましい。
本発明を以下の実施例によりさらに詳しく説明する。
【００２９】
【実施例】
実施例１
図１に示す構成を有する装置を用いてガラスレンズを作製した。
底部に外径２ｍｍ、内径０．５ｍｍの円筒形白金製ノズル３を有する白金製坩堝１にLaF系ガラスを入れ、撹拌しながら１２００℃に加熱し、溶融した。ノズル部分を１２３０℃に加熱し、溶融ガラス滴４を自然落下させた。このとき、溶融ガラスはノズル先端に約２００ｍｇ溜まった時点で自重が表面張力にまさってガラス滴となり落下した。ノズル先端から凹部６までの距離は約２０ｃｍであった。
【００３０】
次いで、滴下された溶融ガラス滴を、ラッパ形状を有する凹部（カーボン製）６で受けた。ガラス滴は凹部６の内壁を転がりながら該凹部下端の開口部（開口面積３０ｍｍ²）７に至ると、当該開口部下方に設けられたガスパイプ８から上方向に継続して吹き出されているガス流によって浮遊した。詳しくは、溶融ガラス滴は開口部７の周辺にほとんど接触せずに浮遊した状態で回転しながら２秒間保持され冷却された。
【００３１】
溶融ガラス滴を冷却した後、ガスパイプ８を外してガス流をにがすことにより、ガラス滴を、開口部７の真下に位置する５５０℃に加熱された第１金型１１上に落下させた。ガラス滴の浮遊位置から第１金型１１までの距離は１０ｃｍであった。落下されたガラス滴が載った第１金型１１を、５５０℃に加熱された第２金型１２の位置まで移動し、これらの金型によってガラス滴を５秒間プレス成形し圧力０．６ｋｇ/ｍｍ²、ガラスレンズ（平−凹形状）を得た。得られたガラスレンズは所望の形状および厚み（２．５ｍｍ）を有し、金型の転写面が良好に転写されており、当該レンズには失透や急激な熱収縮による形状不良（ヘソ等）は見られなかった。また、金型の劣化は起こらなかった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の方法により、比較的失透性の高いガラス種を用いた場合であっても、失透やレンズの形状不良および金型の劣化を生じさせることなく、所望の厚みおよび形状のガラスレンズをガラスモールド法を用いて容易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施する装置の一例の概略縦断面図を示す。
【図２】（ａ）および（ｂ）は本発明で使用可能な冷却部材を構成する凹部の一例の概略縦断面図を示す。
【図３】本発明で使用可能なガスパイプの一例の概略縦断面図を示す。
【符号の説明】
１：坩堝、２：溶融ガラス、３：ノズル、４：溶融ガラス滴、５：冷却部材、６：凹部、７：開口部、８：ガスパイプ、９：弁、１１：第１金型、１２：第２金型。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a glass lens.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a method of obtaining a glass lens by dropping molten glass melted in a crucible from a nozzle tip, receiving the dropped molten glass droplet directly with a mirror mold, and press molding is known ( Japanese Patent Publication No. 4-16414). Since this method can obtain a glass lens with good performance without a polishing step, it is very valuable in practice. However, the types of glass to which this method can be applied are limited, and it is necessary to use a glass having relatively low devitrification properties. Devitrification refers to a phenomenon in which a crystal body composed of components in glass separates and precipitates in the glass during cooling of the molten glass.
[0003]
That is, when a glass type having relatively high devitrification properties such as LaF, PKS, LaK, and SK glass is applied to the above method, the tip of the nozzle at a low temperature at which the glass droplet has a formable viscosity. When the glass droplets were collected, the glass droplet was devitrified and could not be dropped. On the other hand, in order to drop a glass drop from the tip of the nozzle without devitrification, it is necessary to drop it at a relatively high temperature (a temperature higher than the liquid phase temperature). When the solution was dropped, the glass lens having a desired thickness could not be obtained because the viscosity was too low. In addition, there is a problem that a shape defect (occurrence of navel or the like) occurs due to rapid thermal shrinkage on the mold, or the mold deteriorates due to high temperature.
[0004]
Therefore, before the molten glass droplet dripped from the nozzle reaches the mold, it is forcedly cooled (rapidly cooled) by temporarily contacting a part of the surface of the glass droplet with the cooling plate to achieve the desired viscosity, and then A method of dropping it into a mold is known (Japanese Patent Laid-Open No. 4-331727).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a method, it is difficult to sufficiently cool the glass droplet until it has a desired viscosity, and there is a problem in controlling the temperature of the glass droplet. For this reason, the present situation has not yet completely solved the above problem.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and even when a relatively high devitrification glass type is used, without causing devitrification and lens shape defects and deterioration of the mold, It aims at providing the manufacturing method of the glass lens which can manufacture easily the glass lens of desired thickness and a shape using a glass mold method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a step of cooling the molten glass droplet while floating it by the gas flow blown upward, and after dropping the cooled molten glass droplet onto the first mold, the first mold and the mold The present invention relates to a method of manufacturing a glass lens including a step of press molding with a second mold facing the mold.
[0008]
In the present invention, in a glass molding method in which molten glass droplets dropped from a nozzle formed in the lower part of the crucible are received by a mold and press-molded, the molten glass droplets are dropped and then received by the mold. Before, the molten glass droplet is once cooled while suspended by a gas flow blown upward. In this way, in the method of the present invention, the molten glass droplet is cooled (rapidly cooled) while suspended by the gas flow, so that not only the glass droplet can be sufficiently cooled to a desired viscosity and temperature, but also glass. The temperature and temperature of the droplets can be easily controlled, and even if a relatively high devitrification glass type is used, the desired thickness and shape can be obtained without causing devitrification, lens shape defects and mold deterioration. The glass lens can be easily manufactured.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the method of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic view of an example of a glass lens manufacturing apparatus for carrying out the glass lens manufacturing method of the present invention. This apparatus basically includes a crucible 1 for melting a glass material, a nozzle 3 formed at the lower part of the crucible to guide the molten glass 2 as glass droplets 4 to the outside, and a molten glass droplet dropped from the nozzle. It comprises a cooling member 5 for cooling while being floated by a gas flow blown in a direction, and a first mold 11 and a second mold 12 for press-molding the cooled molten glass droplets. Although a plurality of glass drops are shown in FIG. 1, it does not mean that all glass drops exist at the same time, and these glass drops are convenient for showing the movement of the glass drops over time. It is only expressed.
[0010]
In the present invention, first, a glass material is melted in the crucible 1. The crucible 1 may be provided with a stirring rod (not shown) for homogenizing the molten glass 2. The temperature of the crucible 1 and the nozzle 3 is normally set to a desired temperature by adjusting a heater (not shown). The temperature of the crucible 1 and the nozzle 3 may be appropriately set according to the size of the glass droplet dropped from the nozzle, the type and nature of the glass material, the nozzle size, etc., and is usually in the range of 700 to 1400 ° C. . In particular, when a highly devitrifying material described later is used as the glass material, the temperature is set to be higher than the liquidus temperature of the material. The liquidus temperature is a temperature at which devitrification (crystallization) starts to occur when the temperature is lowered.
[0011]
Examples of the glass material that can be used in the present invention include known glass materials that have been conventionally used as materials for optical elements, but in the present invention, conventionally, molding has been difficult, and relatively high devitrification properties. It is effective to use glass materials such as LaF, PKS, LaK, SFL and SK glasses.
[0012]
Next, in the present invention, molten glass is dropped from the nozzle 3 formed in the lower part of the crucible 1, and the molten glass droplet 4 is cooled while being floated by the gas flow blown upward. In FIG. 1, a cooling member 5 comprising a recess 6 having a trumpet shape for collecting glass droplets and a gas pipe 8 for blowing a gas flow upward from an opening 7 provided at the lower end of the recess, A configuration is shown in which a molten glass droplet is received and cooled while the molten glass droplet is suspended by a gas flow. However, a cooling member consisting only of a gas pipe for blowing the gas flow upward is used to directly Alternatively, a configuration may be adopted in which the molten glass droplet is received and cooled while being suspended by the gas flow. When the molten glass droplets are directly received by the gas flow and cooled while suspended, the flow rate of the gas flow is instantaneously received when receiving the glass droplets, for example, by detecting with a sensor that the glass droplets start to fall. The flow rate of the gas flow may be controlled by providing a means for reducing the flow rate of the gas flow so that the glass droplets can float on a regular basis. At this time, in order to prevent the nozzle from being blown into the gas flow and the nozzle tip temperature from decreasing, a shutter (partition plate) is installed horizontally between the nozzle tip and the gas flow launch port, It is preferable to provide an opening / closing port in the glass droplet dropping path so that the opening / closing port is opened only when the glass droplet passes.
[0013]
Hereinafter, the case where a molten glass droplet is received using the cooling member having the configuration shown in FIG. 1 and cooled while being suspended by a gas flow will be described in detail.
[0014]
In FIG. 1, the dropped molten glass droplet rolls on the inner wall of the recess 6 having a trumpet shape, reaches the opening 7 at the lower end of the recess, and is blown upward from the gas pipe 8 provided below the opening. It is cooled while being rotated while being floated by the flow. In the present invention, prior to reaching the first mold of the molten glass droplets dropped in this manner, the glass droplets are cooled in a floating state by a gas flow, and the temperature and viscosity of the glass droplets can be easily controlled. Even when a highly devitrifying glass type is used, a glass lens having a desired thickness and shape can be easily produced without causing devitrification, lens shape failure and mold deterioration.
[0015]
In the floating state, the floating position of the glass droplet is not particularly limited, but normally, from the viewpoint of stability, when the glass droplet rolls on the inner wall of the recess 6 and reaches the opening 7, the vicinity of the position where it first comes into contact with the gas flow It is said. At this time, the glass droplet floats with little contact with the periphery of the opening.
[0016]
In the cooling step, the glass droplets after cooling are cooled to such a viscosity and temperature that a glass lens having a desired thickness and shape can be formed without causing defective shape of the lens or deterioration of the mold in the press molding step described later. The molten glass droplet is cooled (quenched) so that the glass droplet does not devitrify. That is, the viscosity and temperature of the glass drop after cooling are the type of glass material used, the size of the glass drop (desired lens weight), the temperature of the first mold and the second mold described later, the lens shape, etc. However, the glass lens having a desired thickness and shape can be molded without causing a defective shape of the lens or deterioration of the mold in the immediately subsequent press molding process. Viscosity and temperature. If the temperature of the glass droplet after cooling is too low, the viscosity becomes too high and the transfer surface of the mold becomes difficult to transfer, and it becomes difficult to form the glass droplet into a desired shape. On the other hand, if the temperature of the glass droplets after cooling is too high, not only will the mold be deteriorated, but the viscosity will be too low, resulting in a shape defect such as kinks in the lens, and a lens with a desired thickness cannot be obtained.
[0017]
The above cooling is achieved by appropriately selecting the flow rate and temperature of the gas flow, the cooling time (floating time), the nozzle temperature, and the like. The temperature of the gas flow is not particularly limited as long as it can be cooled to such an extent that devitrification does not occur in the glass droplets by cooling using the gas flow, but it is preferable to employ room temperature from the viewpoint of manufacturing cost. However, when the droplet weight is small or the like, it is preferable to use a preheated gas when it is too cooled and difficult to control by time. The cooling time, that is, the glass droplet floating time is appropriately set depending on the type of glass used, the size of the glass droplet (desired lens weight), the temperature of the gas flow, the mold temperature, the lens shape, and the like. For example, when cooling about 150 mg of LaF glass droplets while floating in a gas flow at a temperature of 20 ° C., the cooling time is 0.5 to 5 seconds, preferably 1 to 2 seconds.
[0018]
The gas species to be used is not particularly limited, and for example, air, nitrogen, and an inert gas such as argon, helium, neon, or the like can be used. From the viewpoint of preventing the deterioration of the mold, when the series of steps of the present invention is performed in a non-oxidizing atmosphere, the same gas as that used for the non-oxidizing atmosphere is used.
[0019]
The flow rate of the gas flow is set to such a level that a predetermined glass droplet can be held while being suspended by the gas flow.
[0020]
The concave portion 6 is not particularly limited as long as the dropped glass droplet can be collected in the opening from which the gas flow blows out. In addition to the conical shape shown in FIG. 1, for example, a paraboloid as shown in FIG. It may have a shape or a spherical shape as shown in FIG. As the material of the recess 6, it is preferable to use a material that is resistant to wetting with glass and has heat resistance because the recess contacts with a relatively high temperature glass droplet. As such a material, for example, in addition to materials such as carbon, boron nitride (BN), and platinum, those materials or a material in which a protective film such as diamond-like carbon (DLC) is provided on a metal such as stainless steel can be used.
[0021]
Since the opening 7 provided at the lower end of the recess 6 serves both for blowing out the gas flow and for dropping the glass drop after cooling, it is particularly preferable if it has a diameter equal to or larger than the diameter of the glass drop to be obtained. Although it is not limited, if it is set too large, it will cause dispersion of the dropping position, and the flow rate of the gas flow will decrease, and it will be necessary to increase the flow rate of the gas flow to ensure the suspension of the glass droplet. It is preferably about 1.5 times or less.
[0022]
After the molten glass droplet is cooled as described above, the glass droplet is dropped on the first mold 11 and then press molded by the first mold 11 and the second mold 12 facing the mold. To do. The means for dropping the glass droplet is not particularly limited as long as the cooled glass droplet can be moved onto the first mold. For example, the supply of the gas flow is stopped and the gas pipe 8 is moved quickly. Thus, the glass droplet may be dropped onto the first mold 11 located immediately below the opening by its own weight while passing through the opening 7 through the glass droplet. At this time, it is preferable to use a gas pipe of the type shown in FIG. Specifically, a valve 9 is provided in a gas pipe of the type as shown in FIG. 3, and when the gas flow is supplied from the supply port A, the valve 9 is horizontal and the gas flow is in the upward direction B (opening). When the gas flow stops, the valve 9 stands upright to secure a passage in the vertical direction of the pipe. For this reason, after the supply of the gas flow is stopped, a drop path for the glass droplet is secured without moving the pipe, and the glass droplet can be dropped onto the first mold 11. At this time, it is preferable to suck appropriately in the direction C in FIG.
[0023]
When the glass droplet is dropped and then press-molded, it is pressed and molded using the first mold 11 and the second mold 12 by a known method. The molding temperature, that is, the temperature of the first mold 11 and the second mold 12 is not particularly limited as long as the cooled glass droplet can be molded so as to have a desired shape and the transfer surface can be transferred. From the viewpoint, the temperature is preferably lower than the glass transition point of the glass material. The molding pressure is not particularly limited, and is a pressure at which the cooled glass droplet can be molded to have a desired shape and thickness.
[0024]
The shape of the first mold and the second mold is appropriately selected according to the shape of the glass lens to be obtained. For example, the shape is flat, curved (concave, convex), spherical (concave, convex), etc. It can have any shape. Further, the transfer surface of these molds is preferably mirror-finished. In the present invention, such a transfer surface is transferred satisfactorily.
[0025]
In addition, as materials for the first mold and the second mold, for example, in addition to a heat-resistant alloy such as cemented carbide, ceramics such as Cr ₂ O ₃ and SiC, a protective film made of carbon, platinum, BN or the like is made of stainless steel. The thing provided in metals, such as, can also be used.
[0026]
In the present invention, unlike the case where the glass droplet is dropped (dropped) directly from the nozzle onto the first mold, the glass droplet has an appropriate viscosity and temperature by the cooling described above. A glass lens having a desired thickness and shape can be effectively obtained without causing devitrification, lens shape defect and mold deterioration.
[0027]
When a series of manufacturing steps of the glass lens as described above is continuously performed, the temperature of the cooling member 5, particularly the recess 6, rises, and the glass droplets become better blended and it is difficult to ensure a good floating state. Therefore, it is preferable to cool the cooling member. As a cooling method, for example, even when the glass droplet is not suspended, the cooling member may be cooled by continuously supplying the gas flow to the opening 7 by the gas pipe 8, or the gas flow derived from the gas pipe 8 may be used. Alternatively, the cooling member may be cooled by blowing air for cooling the cooling member from the periphery to the cooling member. Whatever cooling method is employed, in order to prevent the nozzle 3 from being cooled together with the cooling member 5 to prevent the tip temperature of the nozzle 3 from being lowered, at least the nozzle is not cooled. It is preferable to install a shutter (partition plate) horizontally between the members, provide an opening / closing port in the glass droplet dropping path of the shutter, and open the opening / closing port only when the glass droplet passes.
[0028]
The apparatus of FIG. 1 has a configuration in which glass droplets dropped from the nozzle 3 roll on the inner wall of the recess 6 to reach the opening 7 at the lower end of the recess, and are cooled while suspended by the gas flow. 1 except that the opening 7 is positioned directly below 3, the molten glass droplet may be directly dropped into the gas flow and floated. In this case, in order to prevent the gas flow from cooling the nozzle and solidifying glass droplets at the nozzle tip, a shutter (partition plate) with an opening / closing port horizontally between the tip of the nozzle and the cooling member as described above. It is preferable to install.
The invention is further illustrated by the following examples.
[0029]
【Example】
Example 1
A glass lens was produced using an apparatus having the configuration shown in FIG.
LaF glass was put in a platinum crucible 1 having a cylindrical platinum nozzle 3 having an outer diameter of 2 mm and an inner diameter of 0.5 mm at the bottom, and heated to 1200 ° C. with stirring to melt. The nozzle portion was heated to 1230 ° C., and the molten glass droplet 4 was allowed to fall naturally. At this time, when about 200 mg of molten glass was collected at the tip of the nozzle, its own weight exceeded the surface tension and dropped into glass droplets. The distance from the nozzle tip to the recess 6 was about 20 cm.
[0030]
Next, the dropped molten glass droplet was received by a concave portion (made of carbon) 6 having a trumpet shape. When the glass droplet reaches the opening (opening area 30 mm ² ) 7 at the lower end of the recess while rolling on the inner wall of the recess 6, the gas flow continuously blown upward from the gas pipe 8 provided below the opening. Floated by. Specifically, the molten glass droplet was held and cooled for 2 seconds while rotating in a floating state with almost no contact with the periphery of the opening 7.
[0031]
After the molten glass droplet was cooled, the gas pipe 8 was removed and the gas flow was removed, whereby the glass droplet was dropped onto the first mold 11 heated to 550 ° C. located directly below the opening 7. . The distance from the glass droplet floating position to the first mold 11 was 10 cm. The first mold 11 on which the dropped glass drop is placed is moved to the position of the second mold 12 heated to 550 ° C., and the glass drop is press-molded for 5 seconds with these molds, and the pressure is 0.6 kg / mm ² and a glass lens (flat-concave shape) were obtained. The obtained glass lens has a desired shape and thickness (2.5 mm), and the transfer surface of the mold is well transferred to the lens. ) Was not seen. Further, the mold did not deteriorate.
[0032]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, even when a relatively high devitrification glass type is used, a glass lens having a desired thickness and shape can be obtained without causing devitrification, lens shape defect and mold deterioration. Can be easily manufactured using a glass mold method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a schematic longitudinal sectional view of an example of an apparatus for carrying out the method of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are schematic longitudinal sectional views showing an example of a recess constituting a cooling member usable in the present invention.
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of an example of a gas pipe that can be used in the present invention.
[Explanation of symbols]
1: crucible, 2: molten glass, 3: nozzle, 4: molten glass droplet, 5: cooling member, 6: recess, 7: opening, 8: gas pipe, 9: valve, 11: first mold, 12: Second mold.

Claims

A cooling step of cooling the molten glass droplet while floating it by the gas flow blown upward, and after dropping the cooled molten glass droplet onto the first mold, the first mold and the mold are dropped A glass lens manufacturing method including a molding step of press molding with an opposing second mold ,
In the cooling step, molten glass droplets are formed by a cooling member including a concave portion having a trumpet shape, an opening provided at a lower end of the concave portion, and a gas pipe for blowing a gas flow upward from the opening. received,
A method for producing a glass lens, wherein the molten glass droplet is dropped onto the first mold through the opening by stopping the gas flow from the opening.

2. The method for manufacturing a glass lens according to claim 1, wherein in the cooling step, a molten glass droplet dropped on the inner wall of the recess rolls on the inner wall to reach the opening and floats.

3. The method of manufacturing a glass lens according to claim 1, wherein a diameter of the opening is not less than a diameter of the molten glass droplet or not more than 1.5 times a diameter of the molten glass droplet.

The method for manufacturing a glass lens according to claim 1, wherein the cooling member is cooled.

As the glass material, LaF system, PKS system, SFL system, characterized by using one or more of the glass material is selected from the group consisting of LaK system and SK-based glass, in any one of claims 1 to 4 The manufacturing method of the glass lens of description.