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JP5020027B2 - Manufacturing methods for glass moldings, precision press-molding preforms, and optical elements - Google Patents
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Manufacturing methods for glass moldings, precision press-molding preforms, and optical elements Download PDF

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Description

本発明は、ガラス成形体の製造方法、精密プレス成形用プリフォームの製造方法および光学素子の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、質量公差の小さい精密プレス成形用プリフォームあるいはプリフォームを作製するための母材として好適なガラス成形体を効率よく、安定して量産するガラス成形体の製造方法、および上記プリフォームの製造方法、ならびにプリフォームを使用して光学素子を製造する方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a glass molded body, a method for producing a precision press-molding preform, and a method for producing an optical element. More specifically, the present invention is a method for producing a glass molded body that efficiently and stably mass-produces a glass molded body suitable as a preform for producing a precision press molding preform or preform with a small mass tolerance, And a method for manufacturing the preform, and a method for manufacturing an optical element using the preform.

非球面レンズなどのガラス製光学素子を量産する方法として、精密プレス成形法が知られている。この方法は、精密プレス成形に先立ち所要量のガラスを予備成形してプリフォームと呼ばれる成形体にする。それからプリフォームを加熱、軟化してプレス成形型を用いてプレス成形し、成形面を精密にガラスに転写して光学素子の光学機能面を形成する。   A precision press molding method is known as a method for mass-producing glass optical elements such as aspherical lenses. In this method, a required amount of glass is preformed into a compact called a preform prior to precision press molding. Then, the preform is heated and softened and press-molded using a press mold, and the molding surface is precisely transferred to glass to form the optical functional surface of the optical element.

精密プレス成形法は優れた生産性を有する方法であるが、その生産性をさらに向上させるには、如何に効率よくプリフォームを生産するかという点がポイントになる。こうした要求に応えるため、幾つかのプリフォーム生産法が提案されている。一例としては特許文献1に記載されているように、熔融ガラス滴を液体に滴下して冷却しながらプリフォームに成形する方法が知られている。
特開平10−291824号公報
The precision press molding method is a method having excellent productivity. However, in order to further improve the productivity, the point is how efficiently the preform is produced. In order to meet these demands, several preform production methods have been proposed. As an example, as described in Patent Document 1, a method is known in which molten glass droplets are dropped into a liquid and molded into a preform while cooling.
Japanese Patent Laid-Open No. 10-291824

特許文献1に開示されている方法でプリフォームを量産する場合、高温のガラスが連続して液体中に導入されるため、液体の温度が上昇してしまう。気化熱が小さい液体を使用すると液体の消耗が激しく、液体を常に補充しながら生産を続けなければならない。こうした不都合を解消するために気化熱の大きい液体を使用すると液体中でガラスが急冷されてカン、割れと呼ばれるような破損が生じたり、ガラス表面が固化した状態でガラス内部が体積収縮することにより真空泡が発生したりする。   When the preform is mass-produced by the method disclosed in Patent Document 1, since the high-temperature glass is continuously introduced into the liquid, the temperature of the liquid rises. If a liquid with a low heat of vaporization is used, the liquid is consumed rapidly, and production must be continued while constantly replenishing the liquid. If a liquid with a large heat of vaporization is used to eliminate such inconvenience, the glass is rapidly cooled in the liquid, causing damage such as cans and cracks, or the volume of the glass shrinks while the glass surface is solidified. Vacuum bubbles are generated.

熔融ガラス滴から成形される小型プリフォームは小型光学素子の製造に使用されるが、こうした小型光学素子の製造では芯取りなど精密プレス成形後の加工が困難であったり、手間やコストがかかることから、精密プレス成形によって光学素子を完成させることが望ましい。例えば、芯取りをせずにレンズを作る場合、プレス成形型内に過不足なくガラスを行き渡らせる必要がある。ガラスの量が多すぎると胴型と下型の間、胴型と上型の間にガラスが進入して成形ばりが生じたり、成形型が破損してしまう。一方、ガラスの量が少ないと成形面がガラスに十分転写されずに面精度が悪いレンズになったり、レンズを固定する際の位置決め基準面となるレンズのコバの成形が不十分になってしまう。このように研磨フリー、芯取りフリーの光学素子を作るには、高い質量精度のプリフォームが求められる。   Small preforms molded from molten glass droplets are used in the manufacture of small optical elements. However, the manufacture of such small optical elements can be difficult to process after precision press molding, such as centering, and requires labor and cost. Therefore, it is desirable to complete the optical element by precision press molding. For example, when making a lens without centering, it is necessary to distribute the glass in the press mold without excess or deficiency. If the amount of glass is too large, the glass enters between the barrel mold and the lower mold, and between the barrel mold and the upper mold, and a molding beam is generated or the mold is damaged. On the other hand, if the amount of glass is small, the molding surface will not be sufficiently transferred to the glass, resulting in a lens with poor surface accuracy, or the molding of the edge of the lens that will be the positioning reference surface when fixing the lens will be insufficient. . In order to make a polishing-free and centering-free optical element in this way, a preform with high mass accuracy is required.

質量精度の高い小型プリフォームを作るには、特に質量公差を小さく抑えなければならない。このような場合、ガラス滴の質量を一定にする操作として、熔融ガラスの流出速度と滴下間隔を一定にしただけでは不十分な場合がある。そのような場合は、熔融ガラス滴から得たガラス成形体を研磨して質量公差が小さいプリフォームに仕上げる方法が有効である。   In order to make a small preform with high mass accuracy, the mass tolerance must be kept small. In such a case, as an operation for making the mass of the glass droplet constant, it may not be sufficient to make the molten glass flow rate and the dropping interval constant. In such a case, a method of polishing a glass molded body obtained from molten glass droplets and finishing it into a preform having a small mass tolerance is effective.

研磨によって質量公差を小さくするには、例えば、球状のガラス成形体を成形し、直径が一定の球状プリフォームになるよう研磨する方法が考えられる。つまり、プリフォームの質量と直径を対応させて、直径によって質量を管理する。この方法は、すべてのガラス成形体の密度が一定という前提が成り立てば有効だが、ガラスを滴下する液体の温度が一定していないとガラス成形体の熱履歴にばらつきが生じ、成形体の密度にもばらつきが生じてしまう。その結果、直径が一定になるように研磨しても質量公差を抑えることが困難になる。   In order to reduce the mass tolerance by polishing, for example, a method of forming a spherical glass molded body and polishing it so as to obtain a spherical preform having a constant diameter can be considered. That is, the mass is managed by the diameter by making the mass of the preform correspond to the diameter. This method is effective if the assumption is that the density of all glass moldings is constant, but if the temperature of the liquid to which the glass is dropped is not constant, the thermal history of the glass moldings will vary, and the density of the moldings will be reduced. Variation will also occur. As a result, it becomes difficult to suppress the mass tolerance even when polishing so that the diameter is constant.

本発明はこうした問題を解決するためになされたものであり、質量公差の小さい精密プレス成形用プリフォームあるいはプリフォームを作製するための母材として好適なガラス成形体を効率よく、安定して量産するガラス成形体の製造方法、および上記プリフォームの製造方法、ならびにプリフォームを使用して光学素子を製造する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve these problems, and is capable of efficiently and stably mass-producing a precision press-molding preform having a small mass tolerance or a glass molded body suitable as a base material for producing a preform. An object of the present invention is to provide a method for producing a glass molded body, a method for producing the preform, and a method for producing an optical element using the preform.

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ね、本発明を完成するに至った。   The inventors of the present invention have made extensive studies in order to solve the above problems, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、
(1) 熔融ガラス滴を液体に滴下し、液体中で冷却、成形する工程を繰り返してガラス成形体を量産するガラス成形体の製造方法であって、
前記液体として、1気圧下における沸点をBP[℃]、定圧比熱をCp[J/(g・K)]、気化熱をQ[J/g]としたときに下記関係式(1)
Cp×(BP−20℃)+Q≦1200J/g …(1)
を満たす液体を用いて、
前記液体の温度を、0〜200℃の範囲における所定の温度に維持する制御を行い、中実状のガラス成形体を量産することを特徴とするガラス成形体の製造方法、
(2) 質量が100mg以下の熔融ガラス滴を滴下して球状のガラス成形体に成形する上記(1)項に記載のガラス成形体の製造方法、
(3) 液体の外部循環流路を形成するとともに、前記流路中に熱交換器を設けて循環する液体を冷却し、液温を所定の温度に維持する制御を行う上記(1)または(2)項に記載のガラス成形体の製造方法、
(4) 熔融ガラス滴を滴下する液面に液体の循環によって流れを生じさせながら次々に熔融ガラス滴を滴下する上記(3)項に記載のガラス成形体の製造方法、
(5) 研磨用のガラス成形体を作製する上記(1)〜(4)項のいずれか1項に記載のガラス成形体の製造方法、
(6) 上記(5)項に記載の方法によりガラス成形体を作製し、得られたガラス成形体を研磨することを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法、および
(7) ガラス製のプリフォームを加熱、精密プレス成形する光学素子の製造方法であって、
上記(1)〜(5)項のいずれか1項に記載の方法によりガラス成形体を作製し、または上記(6)項に記載の方法によりプリフォームを作製し、得られたガラス成形体またはプリフォームを加熱、精密プレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法、
を提供するものである。
That is, the present invention
(1) A method for producing a glass molded body for mass-producing a glass molded body by dropping molten glass droplets into a liquid, cooling and molding the liquid in the liquid,
When the boiling point at 1 atm is BP [° C.], the constant pressure specific heat is Cp [J / (g · K)], and the heat of vaporization is Q [J / g], the following relational expression (1)
Cp × (BP−20 ° C.) + Q ≦ 1200 J / g (1)
Using a liquid that satisfies
A method for producing a glass molded body, characterized in that the temperature of the liquid is controlled to be maintained at a predetermined temperature in a range of 0 to 200 ° C., and a solid glass molded body is mass-produced.
(2) A method for producing a glass molded body as described in (1) above, wherein a molten glass droplet having a mass of 100 mg or less is dropped into a spherical glass molded body.
(3) The external circulation channel for the liquid is formed, and a heat exchanger is provided in the channel to cool the circulating liquid, and control for maintaining the liquid temperature at a predetermined temperature is performed (1) or ( The method for producing a glass molded body according to item 2),
(4) The method for producing a glass molded body according to (3) above, wherein the molten glass droplets are dropped one after another while causing a flow by circulation of the liquid on the liquid surface where the molten glass droplets are dropped,
(5) The method for producing a glass molded body according to any one of (1) to (4) above, wherein a glass molded body for polishing is produced,
(6) (5) above to prepare a Riga lath shaped body by the method according to claim a method for producing a precision press-molding preform, which comprises grinding the resulting glass shaped material and, (7 ) A method for producing an optical element for heating and precision press molding a glass preform,
(1) to (5) to produce a trigger lath shaped body by the method according to any one of clauses, or to produce a descriptor remodeling by the method described in (6) section, obtained A method for producing an optical element, characterized in that a heated glass molded body or preform is subjected to precision press molding,
Is to provide.

本発明によれば、質量公差の小さい精密プレス成形用プリフォームあるいはプリフォームを作製するための母材として好適なガラス成形体を効率よく、安定して量産するガラス成形体の製造方法、および上記プリフォームの製造方法、ならびにプリフォームを使用して光学素子を製造する方法を提供することができる。   According to the present invention, a precision press-molding preform having a small mass tolerance or a method for producing a glass molded body for efficiently and stably mass-producing a glass molded body suitable as a base material for producing a preform, and the above A method for producing a preform and a method for producing an optical element using the preform can be provided.

まず、本発明のガラス成形体の製造方法について説明する。
[ガラス成形体の製造方法]
本発明のガラス成形体の製造方法においては、熔融ガラス滴を液体に滴下し、液体中で冷却、成形する工程を繰り返してガラス成形体を量産するに際し、前記液体の温度を、0〜200℃の範囲における所定の温度に維持する制御を行い、中実状のガラス成形体を量産する。
First, the manufacturing method of the glass forming body of this invention is demonstrated.
[Method for producing glass molded body]
In the method for producing a glass molded body of the present invention, when the glass molded body is mass-produced by repeating the steps of dropping a molten glass droplet into a liquid and cooling and molding in the liquid, the temperature of the liquid is set to 0 to 200 ° C. The solid glass molded body is mass-produced by performing control to maintain a predetermined temperature in the range.

上記液体の所定温度をTliq[℃]とし、熔融ガラス滴の滴下時の温度をTglass[℃]、単位質量あたりのガラスの定圧比熱をCp[J/(kg・K)]、熔融ガラス滴の質量m[kg]、熔融ガラス滴の滴下間隔をt[秒]とし、ガラス滴を最終的にTliq[℃]まで冷却すると、熔融ガラス滴との熱交換により液体が得る熱量は単位時間あたり、(Tglass−Tliq)×Cp×m/tと見積ることができる。   The predetermined temperature of the liquid is Tliq [° C.], the temperature at the time of dropping the molten glass droplet is Tglass [° C.], the constant heat of the glass per unit mass is Cp [J / (kg · K)], Mass m [kg], the dropping interval of the molten glass droplets is t [seconds], and when the glass droplets are finally cooled to Tliq [° C.], the amount of heat that the liquid obtains by heat exchange with the molten glass droplets per unit time It can be estimated that (Tglass−Tliq) × Cp × m / t.

したがって、単位時間あたりの冷却能力が少なくとも上記熱量よりも高い熱交換器を用いて液体を冷却しつつ、液体の温度がTliqに維持されるように液体の温度を制御する。   Therefore, the temperature of the liquid is controlled so that the temperature of the liquid is maintained at Tliq while the liquid is cooled using a heat exchanger having a cooling capacity per unit time that is at least higher than the above-mentioned heat quantity.

こうすることにより、気化熱が小さい液体を使用して液体中でガラスをゆっくり冷却する場合でも液体の消耗量を減少させることができる。また、ガラス成形体の量産中、液温を一定に保つことにより熱履歴が一定のガラス成形体を量産することができ、研磨によって質量公差が極めて小さいプリフォームを作ることもできる。   By doing so, the amount of consumption of the liquid can be reduced even when the glass is slowly cooled in the liquid by using the liquid having a small heat of vaporization. Further, during the mass production of glass molded bodies, a glass molded body having a constant thermal history can be mass-produced by keeping the liquid temperature constant, and a preform having a very small mass tolerance can be made by polishing.

さらに、ガラス成形体の品質が安定することによって、多数のガラス成形体を同時に研磨したときの研磨の進行度を一定にすることもできるし、品質が揃ったガラス成形体を研磨することにより、研磨時のガラスの破損を低減、防止することもできる。   Furthermore, by stabilizing the quality of the glass molded body, it is possible to make the progress of polishing constant when simultaneously polishing a large number of glass molded bodies, and by polishing a glass molded body with uniform quality, It is also possible to reduce or prevent glass breakage during polishing.

なお、前述のように本発明は小型プリフォームあるいは研磨により小型プリフォームとなるガラス成形体の量産に好適である。特に、質量が100mg以下の熔融ガラス滴を滴下して球状のガラス成形体に成形することが好ましく、50mg以下の場合がより好ましい。   As described above, the present invention is suitable for mass production of glass preforms that become small preforms or become small preforms by polishing. In particular, it is preferable to drop a molten glass droplet having a mass of 100 mg or less to form a spherical glass molded body, and more preferably 50 mg or less.

さらに1000個あたりの質量公差が±0.5%以内のプリフォームの量産に好適である。
(液体の温度制御方法)
本発明において、液体をTliq[℃]に制御する方法としては、当該液体を上記温度に均一に維持し得る方法であればよく、特に制限はないが、例えば液体の外部循環流路を形成するとともに、前記流路中に熱交換器を設けて循環する液体を冷却し、液温を一定に維持する制御方法が好ましい。その際、熔融ガラス滴を滴下する液面に液体の循環によって流れを生じさせながら次々に熔融ガラス滴を滴下することがより望ましい。滴下距離が短ければ、滴下間隔tが短くてもガラス滴同士が空中でくっつくことはないが、ガラス滴が液面に達すると急激に減速するので、次に滴下したガラス滴が液面上のガラス滴にくっついてしまうことがある。上記構成を採用することで、液面に達したガラス滴を液体の循環流によって流し、液面到達時の位置から速やかにずらずことで、こうした不具合を回避することができる
その他液温の制御方法としては、液体中に熱交換器を浸漬して液温を一定に維持する方法や、液体が収容された容器を周りから冷やして、液温を一定に維持する方法などがある。
Furthermore, it is suitable for mass production of preforms whose mass tolerance per 1000 pieces is within ± 0.5%.
(Liquid temperature control method)
In the present invention, the method for controlling the liquid to Tliq [° C.] is not particularly limited as long as the liquid can be uniformly maintained at the above temperature. For example, an external circulation channel for the liquid is formed. In addition, a control method is preferred in which a heat exchanger is provided in the flow path to cool the circulating liquid and to keep the liquid temperature constant. At that time, it is more desirable to drop the molten glass droplets one after another while causing a flow by circulation of the liquid on the liquid surface where the molten glass droplets are dropped. If the dropping distance is short, the glass droplets do not stick in the air even if the dropping interval t is short, but when the glass droplet reaches the liquid level, it rapidly decelerates. May stick to glass drops. By adopting the above configuration, glass droplets that have reached the liquid level can be caused to flow by the circulating flow of the liquid, and this problem can be avoided by not swiftly shifting from the position at the time of reaching the liquid level. As a method, there are a method of maintaining a constant liquid temperature by immersing a heat exchanger in a liquid, a method of maintaining a constant liquid temperature by cooling a container containing the liquid from the surroundings, and the like.

いずれの方法でも液体の温度を測定し、測定結果と液温の設定値を比較し、液温のほうが高い場合は熱交換器による液体の冷却を強め、液温のほうが低い場合は熱交換器による液体の冷却を弱めるか停止する。こうしたフィードバック制御を行う上から液体の温度は熱電対などのように温度データが電気信号に変換される測定器を用いることが好ましい。フィードバック制御はマイクロコンピュータなどを用いる公知の制御方法を採用すればよい。   In any method, measure the temperature of the liquid, compare the measurement result with the set value of the liquid temperature, and if the liquid temperature is higher, increase the cooling of the liquid by the heat exchanger, and if the liquid temperature is lower, the heat exchanger Reduce or stop liquid cooling by. From the viewpoint of performing such feedback control, it is preferable to use a measuring device that converts temperature data into an electrical signal, such as a thermocouple, for the temperature of the liquid. For the feedback control, a known control method using a microcomputer or the like may be employed.

なお、上記液体の温度は、所定の温度±10℃の範囲に維持することが、発明の目的を達成する上からより好ましい。   The temperature of the liquid is more preferably maintained within a predetermined temperature range of ± 10 ° C. from the viewpoint of achieving the object of the invention.

また、Tliqは、操業環境下、使用する液体の融点よりも高温とする。
このようにして得られたガラス成形体は、そのままプリフォームとして、あるいは研磨用のガラス成形体として用いることができる。研磨用のガラス成形体の場合は、該ガラス成形体を研磨処理してからプリフォームとして用いる。
Tliq is set to a temperature higher than the melting point of the liquid used in the operating environment.
The glass molded body thus obtained can be used as a preform as it is or as a glass molded body for polishing. In the case of a glass molded body for polishing, the glass molded body is used as a preform after being polished.

なお、本発明においては、前記液体が、その液中においてガラス成形体を作製するのに用いられることから、「成形用液体」とも呼称する。
(成形用液体)
熔融ガラス滴をカン、割れや真空泡を生じないように液体中で成形するには、熔融ガラス滴が有する熱によって液体を加熱、蒸発させてガス化し、このガスによってガラスの周りが取り囲まれるようにする。こうすることによりガラスはゆっくり冷やされて破損、クラック、真空泡を生じることなく成形される。
In the present invention, since the liquid is used to produce a glass molded body in the liquid, it is also referred to as a “forming liquid”.
(Liquid for molding)
In order to mold molten glass droplets in a liquid so that they do not cause canning, cracking or vacuum bubbles, the liquid is heated and evaporated by the heat of the molten glass droplets to gasify, and this gas surrounds the glass. To. By doing so, the glass is slowly cooled and formed without causing breakage, cracks or vacuum bubbles.

こうした方法で使用する液体として、常温常圧で液体であること、比熱、気化熱がともに小さいこと、沸点がさほど高くないこと(例えばガラスの転移温度よりも低いこと)が望まれる。   As a liquid used in such a method, it is desired that the liquid is a normal temperature and a normal pressure, that the specific heat and the heat of vaporization are both small, and that the boiling point is not so high (for example, lower than the glass transition temperature).

このような液体としては、1気圧下における沸点BPが30〜200℃、定圧比熱をCp[J/(g・K)]、気化熱をQ[J/g]としたときに下記関係式(1)を満たす液体を用いることが好ましい。   As such a liquid, when the boiling point BP at 1 atm is 30 to 200 ° C., the constant pressure specific heat is Cp [J / (g · K)], and the heat of vaporization is Q [J / g], the following relational expression ( It is preferable to use a liquid that satisfies 1).

Cp×(BP−20℃)+Q≦1200J/g …(1)
20℃の液体1gがガラス塊表面に接することにより熱せられて沸騰し、ガス化するために要する熱量はCp×(BP−20℃)+Qと表される。この熱量を液体のガス化しやすさの指標Aとして用い、この指標とカン、割れ、真空泡の防止効果の関係を実験的に調査したところ、上記(1)式を満たす液体を用いると良好な結果が得られることが判明した。
Cp × (BP−20 ° C.) + Q ≦ 1200 J / g (1)
The amount of heat required for 1 g of 20 ° C. liquid to boil by contacting the glass lump surface and gasify is expressed as Cp × (BP−20 ° C.) + Q. Using this amount of heat as an index A of the ease of gasification of a liquid, and investigating the relationship between this index and the effect of preventing cans, cracks, and vacuum bubbles, it is preferable to use a liquid that satisfies the above formula (1). It was found that results were obtained.

特に熔融ガラス塊の質量が小さい場合、例えば熔融ガラス滴を液体に滴下するような場合、熔融ガラス塊がもつ熱量が小さいが、指標Aが小さい液体を使用することで十分なガス層を形成することができる。   In particular, when the mass of the molten glass lump is small, for example, when a molten glass drop is dropped onto a liquid, a sufficient gas layer is formed by using a liquid with a small index A but a small amount of heat. be able to.

ガス層形成による十分な断熱効果を得る上から、指標Aが1200J/g以下の液体を使用することが好ましく、1000J/g以下の液体を使用することがより好ましく、900J/g以下の液体を使用することがさらに好ましく、400J/g以下の液体を使用することがより一層好ましい。   In order to obtain a sufficient heat insulating effect due to gas layer formation, it is preferable to use a liquid having an index A of 1200 J / g or less, more preferably a liquid having 1000 J / g or less, and a liquid having 900 J / g or less. More preferably, it is more preferable to use a liquid of 400 J / g or less.

一方、沸点が低すぎると液体の消耗が著しくなり、常に液体を補給しなければならない。
したがって、本発明では沸点が30〜200℃の液体を使用するのが好ましく、より好ましい液体の沸点は60〜150℃、さらに好ましくは80〜120℃である。
On the other hand, if the boiling point is too low, the liquid is consumed significantly and the liquid must be constantly replenished.
Therefore, in the present invention, it is preferable to use a liquid having a boiling point of 30 to 200 ° C., and a more preferable boiling point of the liquid is 60 to 150 ° C., more preferably 80 to 120 ° C.

このような条件を満たす液体としては、例えばパーフロロカーボン[CF(CFCF、BP=80℃、A=143J/g]、ハイドロフルオロエーテル[住友スリーエム社製、商品名「フロリナートFC−84」、CFCHOCFCFH+エタノール、BP=54℃、A=246J/g]、ハイドロフルオロエーテル[CF(CHOCH、BP=76℃、A=194J/g]、ペンタフルオロブタン[CFCHCFCH、BP=40℃、A=155J/g]、酢酸エチル[BP=77℃、A=515J/g]、エタノール[BP=78℃、A=978J/g]、イソプロピルアルコール[BP=83℃、A=828J/g]などを例示することができる。 Examples of the liquid satisfying such conditions include perfluorocarbon [CF 3 (CF 2 ) 5 CF 3 , BP = 80 ° C., A = 143 J / g], hydrofluoroether [manufactured by Sumitomo 3M, trade name “Fluorinert FC” -84 ”, CF 3 CH 2 OCF 2 CF 2 H + ethanol, BP = 54 ° C., A = 246 J / g], hydrofluoroether [CF 3 (CH 2 ) 3 OCH 3 , BP = 76 ° C., A = 194 J / g], pentafluorobutane [CF 3 CH 2 CF 2 CH 3 , BP = 40 ° C., A = 155 J / g], ethyl acetate [BP = 77 ° C., A = 515 J / g], ethanol [BP = 78 ° C., A = 978 J / g], isopropyl alcohol [BP = 83 ° C., A = 828 J / g] and the like.

これらの液体の中で、BP、Aの値および低引火性などの観点から、有機フッ素化合物含有液体が好ましいが、有機フッ素化合物は熱分解によってフッ酸を生成するため、液体の沸騰、ガス化により発生したフッ酸がガラス成形体表面を変質させ、ヤケと呼ばれる変質層が形成されやすい。しかし、得られたガラス成形体からなるガラス母材は、研磨処理を施し、精密プレス成形用プリフォームを作製する場合には、該ガラス母材表面の変質層は上記研磨処理により、確実に除去されることになるが、本発明においては、有機フッ素化合物を含む液体に塩基性物質を加えることにより、前記フッ素化合物のガス化時に生じるフッ酸を中和し、フッ酸によるガラス表面の腐蝕を防止することができる。上記塩基物質としては、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどを用いることができる。   Among these liquids, an organic fluorine compound-containing liquid is preferable from the viewpoints of BP, A value and low flammability. However, since the organic fluorine compound generates hydrofluoric acid by thermal decomposition, the liquid is boiled and gasified. The hydrofluoric acid generated by the above changes the surface of the glass molded body, and an altered layer called burn is easily formed. However, when the glass base material made of the obtained glass molded body is subjected to polishing treatment to produce a precision press-molding preform, the altered layer on the surface of the glass base material is surely removed by the above polishing treatment. However, in the present invention, by adding a basic substance to the liquid containing the organic fluorine compound, the hydrofluoric acid generated during the gasification of the fluorine compound is neutralized, and the glass surface is corroded by the hydrofluoric acid. Can be prevented. As the basic substance, calcium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like can be used.

次に、本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法および光学素子の製造方法について説明する。
[精密プレス成形用プリフォームの製造方法]
本発明の精密プレス成形用プリフォームの製造方法においては、前述したガラス成形体の製造方法で得られた、研磨用ガラス成形体を研磨処理することにより、精密プレス成形用プリフォームを作製する。
Next, the manufacturing method of the precision press molding preform of this invention and the manufacturing method of an optical element are demonstrated.
[Precision press molding preform manufacturing method]
In the method for producing a precision press-molding preform of the present invention, a precision press-molding preform is prepared by polishing the glass molding for polishing obtained by the method for producing a glass molded body described above.

なお、上記ガラス成形体を研磨処理する場合には、研磨工程で破損が生じないように、予め該ガラス成形体中の歪を低減するアニール処理することが好ましい。   In addition, when grinding | polishing the said glass molded object, it is preferable to anneal beforehand to reduce the distortion in this glass molded object so that a damage may not arise in a grinding | polishing process.

この研磨処理は、複数個のガラス成形体を一括して研磨処理して等質量の精密プレス成形用プリフォームを作製することが各プリフォームの質量合わせ、あるいは体積合わせを容易にする上から好ましい。   In this polishing treatment, it is preferable that a plurality of glass moldings are collectively polished to produce an equal mass precision press-molding preform in order to facilitate mass matching or volume matching of each preform. .

このようにして得られた精密プレス成形用プリフォームまたは前述のガラス成形体(以下、これらを総称してガラスゴブと称することがある。)を光学素子の成形用ガラス素材として用いるには、それらの形状を球にすることが好ましい。   In order to use the precision press-molding preform thus obtained or the above-described glass molded body (hereinafter, these may be collectively referred to as a glass gob) as a glass material for molding an optical element, The shape is preferably a sphere.

微小光学素子、例えば、カメラ付携帯電話に搭載されるガラスレンズ、光ディスクへのデータ書込み・読取用の光学系を構成するガラスレンズ、光通信において各素子を光学的に接続する光学系に使用するガラスレンズの精密プレス成形では、球状のガラスゴブを用いることが好ましい。これら光学素子に使用されるガラスゴブの体積は設計値に厳密に一致させることが求められるからである。ガラスゴブのガラスが不足している場合、ガラスをプレス成形型成形面全域にわたって充填、転写することができず、高精度な光学素子を作製できない。逆にガラスゴブのガラスが過剰な場合は、ガラスがプレス成形型を構成する型部材の間に進入して成形バリになったり、ガラスを所定の状態までプレスすることができなくなってしまう。球状ガラスゴブを使用するとその体積を管理しやすい。
[光学素子の製造方法]
本発明の光学素子の製造方法においては、前述の方法により製造した「ガラス成形体または精密プレス成形用プリフォーム」(ガラスゴブ)を精密プレス成形して光学素子を製造する。精密プレス成形の方法、条件は、公知の方法、条件を適用し、各ケースに合わせて最適化をすればよい。
Used for micro optical elements such as glass lenses mounted on camera-equipped mobile phones, glass lenses constituting optical systems for writing / reading data to / from optical disks, and optical systems that optically connect each element in optical communication In precision press molding of a glass lens, it is preferable to use a spherical glass gob. This is because the volume of the glass gob used in these optical elements is required to exactly match the design value. When the glass gob glass is insufficient, the glass cannot be filled and transferred over the entire molding surface of the press mold, and a high-precision optical element cannot be produced. On the other hand, when the glass gob glass is excessive, the glass enters between the mold members constituting the press mold and becomes a molding burr, or the glass cannot be pressed to a predetermined state. When a spherical glass gob is used, it is easy to control its volume.
[Method for Manufacturing Optical Element]
In the method for producing an optical element of the present invention, an optical element is produced by precision press-molding the “glass molded body or preform for precision press molding” (glass gob) produced by the above-described method. The precision press molding method and conditions may be optimized according to each case by applying known methods and conditions.

精密プレス成形は、モールドオプティクス成形法とも呼ばれ、プレス成形によって光学機能面の形状を形成する方法であり、既に当該技術分野においてはよく知られたものである。光学素子の光線を透過したり、屈折させたり、回折させたり、反射させたりする面を光学機能面と呼ぶ。例えばレンズを例にとると非球面レンズの非球面や球面レンズの球面などのレンズ面が光学機能面に相当する。精密プレス成形法は、プレス成形型の成形面を精密にガラスに転写することにより、プレス成形で光学機能面を形成する方法である。つまり光学機能面を仕上げるために研削や研磨などの機械加工を加える必要がない。   Precision press molding is also called a mold optics molding method, and is a method of forming the shape of an optical functional surface by press molding, and is already well known in the technical field. A surface that transmits, refracts, diffracts, or reflects light rays of the optical element is called an optical functional surface. For example, taking a lens as an example, a lens surface such as an aspherical surface of an aspherical lens or a spherical surface of a spherical lens corresponds to an optical function surface. The precision press molding method is a method of forming an optical functional surface by press molding by precisely transferring a molding surface of a press mold to glass. That is, it is not necessary to add machining such as grinding or polishing to finish the optical functional surface.

精密プレス成形法に使用するプレス成形型としては、公知のもの、例えば炭化珪素、超硬材料などの型材の成形面に離型膜を設けたものを用いることができる。中でも、炭化珪素製のプレス成形型を用いることが好ましい。離型膜としては、炭素含有膜、貴金属合金膜などを使用することができ、耐久性、コストの面などから、炭素含有膜を用いることが好ましい。   As a press mold used in the precision press molding method, a known mold, for example, a mold having a release film on a molding surface of a mold material such as silicon carbide or super hard material can be used. Among these, it is preferable to use a press mold made of silicon carbide. As the release film, a carbon-containing film, a noble metal alloy film, or the like can be used. From the viewpoint of durability and cost, it is preferable to use a carbon-containing film.

精密プレス成形法では、プレス成形型の成形面を良好な状態に保つため、成形時の雰囲気を非酸化性ガス雰囲気にすることが望ましい。非酸化性ガスとしては、窒素、窒素と水素の混合ガスなどを用いることが好ましい。   In the precision press molding method, it is desirable that the molding atmosphere be a non-oxidizing gas atmosphere in order to keep the molding surface of the press mold in a good state. As the non-oxidizing gas, it is preferable to use nitrogen, a mixed gas of nitrogen and hydrogen, or the like.

次に本発明の光学素子の製造方法に特に好適な精密プレス成形法について説明する。
(精密プレス成形法1)
この方法は、プレス成形型に前述のガラスゴブを導入し、上記成形型とガラスゴブを一緒に加熱し、精密プレス成形するというものである。
Next, a precision press molding method particularly suitable for the method for producing an optical element of the present invention will be described.
(Precision press molding method 1)
In this method, the glass gob described above is introduced into a press mold, the mold and the glass gob are heated together, and precision press molding is performed.

この精密プレス成形法1において、プレス成形型と前記ガラスゴブの温度をともに、ガラスゴブを構成するガラスが10〜1012dPa・s程度の粘度を示す温度に加熱して精密プレス成形を行うことが好ましい。 In this precision press molding method 1, precision press molding is performed by heating the temperature of the press mold and the glass gob to a temperature at which the glass constituting the glass gob exhibits a viscosity of about 10 6 to 10 12 dPa · s. preferable.

また上記ガラスが1012dPa・s以上、より好ましくは1014dPa・s以上、さらに好ましくは1016dPa・s以上の粘度を示す温度にまで冷却してから精密プレス成形品をプレス成形型から取り出すことが望ましい。 Further, after the glass is cooled to a temperature showing a viscosity of 10 12 dPa · s or more, more preferably 10 14 dPa · s or more, more preferably 10 16 dPa · s or more, the precision press-molded product is removed from the press mold. It is desirable to take it out.

上記の条件により、プレス成形型成形面の形状をガラスにより精密に転写することができるとともに、精密プレス成形品を変形することなく取り出すこともできる。
(精密プレス成形法2)
この方法は、前述のガラスゴブを加熱した後に、プレス成形型に導入し、精密プレス成形する、すなわち、プレス成形型とガラスゴブを別々に予熱し、予熱したガラスゴブをプレス成形型に導入して精密プレス成形するというものである。
Under the above conditions, the shape of the molding surface of the press mold can be accurately transferred with glass, and the precision press molded product can be taken out without being deformed.
(Precision press molding method 2)
In this method, after heating the above-mentioned glass gob, it is introduced into a press mold and precision press-molded. That is, the press mold and the glass gob are separately preheated, and the preheated glass gob is introduced into the press mold and precision press-molded. It is to be molded.

この方法によれば、当該ガラスゴブをプレス成形型に導入する前に予め加熱するので、サイクルタイムを短縮化しつつ、表面欠陥のない良好な面精度の光学素子を製造することができる。   According to this method, since the glass gob is heated in advance before being introduced into the press mold, it is possible to manufacture an optical element with good surface accuracy free from surface defects while shortening the cycle time.

なおプレス成形型の予熱温度をガラスゴブの予熱温度よりも低く設定することが好ましい。このようにプレス成形型の予熱温度を低くすることにより、上記型の消耗を低減することができる。   It is preferable to set the preheating temperature of the press mold lower than the preheating temperature of the glass gob. Thus, by lowering the preheating temperature of the press mold, the consumption of the mold can be reduced.

また、この方法によれば、ガラスゴブ加熱をプレス成形型内で行う必要がないので、使用するプレス成形型の数を少なくすることもできる。   Moreover, according to this method, since it is not necessary to perform glass gob heating within a press mold, the number of press molds to be used can be reduced.

精密プレス成形法2において、当該ガラスゴブを構成するガラスが10dPa・s以下、より好ましくは10dPa・sの粘度を示す温度に予熱することが好ましい。 In the precision press molding method 2, it is preferable to preheat to a temperature at which the glass constituting the glass gob exhibits a viscosity of 10 9 dPa · s or less, more preferably 10 9 dPa · s.

また、当該ガラスゴブを浮上しながら予熱することが好ましく、さらに当該ガラスゴブを構成するガラスが105.5〜10dPa・s、より好ましくは105.5dPa・s以上10dPa・s未満の粘度を示す温度に予熱することがさらに好ましい。 The glass gob is preferably preheated while floating, and the glass constituting the glass gob is preferably 10 5.5 to 10 9 dPa · s, more preferably 10 5.5 dPa · s to less than 10 9 dPa · s. It is more preferable to preheat to a temperature showing the viscosity of

またプレス開始と同時またはプレスの途中からガラスの冷却を開始することが好ましい。   Moreover, it is preferable to start cooling the glass simultaneously with the start of pressing or in the middle of pressing.

なおプレス成形型の温度は、当該ガラスゴブの予熱温度よりも低い温度に調温されるが、上記ガラスが10〜1012dPa・sの粘度を示す温度を目安にすればよい。 The temperature of the press mold is adjusted to a temperature lower than the preheating temperature of the glass gob. The temperature at which the glass exhibits a viscosity of 10 9 to 10 12 dPa · s may be used as a guide.

この方法において、プレス成形後、上記ガラスの粘度が1012dPa・s以上にまで冷却してから離型することが好ましい。 In this method, it is preferable that after the press molding, the glass is cooled to a viscosity of 10 12 dPa · s or more and then released.

本発明では、少なくとも上型と下型を有し、上型成形面の形状と下型成形面の形状が異なるプレス成形型を用い、予め加熱したガラスゴブを上記下型上に供給してプレス成形を行うことができる。本発明によれば、当該ガラスゴブを用いることにより、上型、下型の成形面形状が異なるプレス成形型を用いても、ガストラップなどの問題を引き起こすことなく、光学素子を高い生産性のもとに製造することができる。   In the present invention, a press mold having at least an upper mold and a lower mold, wherein the shape of the upper mold molding surface and the shape of the lower mold molding surface are different, and a preheated glass gob is supplied onto the lower mold to press mold. It can be performed. According to the present invention, by using the glass gob, the optical element can be made highly productive without causing problems such as gas traps even when press molds having different upper and lower mold surface shapes are used. And can be manufactured.

精密プレス成形された光学素子はプレス成形型より取り出され、必要に応じて徐冷される。また、レンズを成形した場合には、心取り加工を行ってもよい。   The precision press-molded optical element is taken out from the press mold and gradually cooled as necessary. Further, when the lens is molded, centering may be performed.

このようにして、本発明によれば、球面レンズ、非球面レンズ、マイクロレンズなどの各種のレンズ、回折格子、回折格子付のレンズ、レンズアレイ、プリズムなどの各種光学素子、用途としてはデジタルカメラやフィルム内蔵カメラの撮像光学系を構成するレンズ、カメラ付携帯電話搭載の撮像レンズ、CDやDVDをはじめとする光記録式媒体のデータ読取および/またはデータ書込み用に使用する光線を導光するためのレンズなどの各種光学素子を作製することができる。また、銅含有ガラス製のガラスゴブを使用すれば、半導体撮像素子の色補正機能を有する光学素子を作製することもできる。中でもデジタルカメラ搭載のレンズを製造する方法として好適である。   Thus, according to the present invention, various lenses such as spherical lenses, aspherical lenses, and micro lenses, diffraction gratings, lenses with diffraction gratings, various optical elements such as lens arrays and prisms, and digital cameras as applications Guides light used for data reading and / or data writing on optical recording media such as lenses that constitute imaging optical systems for cameras with built-in cameras and cameras, camera-equipped mobile phones, and CDs and DVDs Therefore, various optical elements such as lenses can be manufactured. In addition, when a glass gob made of copper-containing glass is used, an optical element having a color correction function of a semiconductor imaging element can be produced. Among them, it is suitable as a method for producing a lens mounted on a digital camera.

なお、これら光学素子には必要に応じて、反射防止膜、全反射膜、部分反射膜、分光特性を有する膜などの光学薄膜を設けることもできる。   These optical elements may be provided with an optical thin film such as an antireflection film, a total reflection film, a partial reflection film, or a film having spectral characteristics, if necessary.

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例1
(1)ガラス成形体の製造
屈折率nd:1.806、アッベ数νd:40.7のホウ酸ランタン系ガラスを1200℃で溶解し、1100℃に温度制御された白金製流出パイプを通り、1050℃に温度制御された白金製流出ノズルより溶融ガラスを滴下した。白金ノズルの外径は0.8mm、内径は0.6mmでノズルの外径部に鉛直下方に窒素ガスを0.8L/min流すことにより、自然滴下質量より小さいガラス滴を得た。質量は20mgで滴下間隔は0.1秒であった。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
Example 1
(1) Manufacture of glass molded body A lanthanum borate glass having a refractive index of nd: 1.806 and an Abbe number νd: 40.7 was melted at 1200 ° C, and passed through a platinum outflow pipe whose temperature was controlled at 1100 ° C. Molten glass was dropped from a platinum outflow nozzle whose temperature was controlled at 1050 ° C. The platinum nozzle had an outer diameter of 0.8 mm, an inner diameter of 0.6 mm, and nitrogen gas was allowed to flow vertically below the outer diameter portion of the nozzle at a rate of 0.8 L / min. The mass was 20 mg and the dropping interval was 0.1 seconds.

ノズルより滴下されたガラスは、パーフルオロカーボン[住友スリーエム社製、商品名「フロリナートFC−3283」、示性式CF(CFCF]の入った容器(内径80mm、液位800mm)に落下し、液面から容器の底に到達するまで、約4秒間を要した。液体は循環式冷却装置で温度コントロールを行い、20±5℃の範囲に制御した。循環冷却装置の冷却効率は実行値で200Wの出力であり、循環流量は5L/minに設定した。 The glass dropped from the nozzle is a container (inner diameter: 80 mm, liquid level: 800 mm) containing perfluorocarbon [manufactured by Sumitomo 3M, trade name “Fluorinert FC-3283”, characteristic CF 3 (CF 2 ) 7 CF 3 ]. It took about 4 seconds from the liquid level to the bottom of the container. The temperature of the liquid was controlled with a circulation type cooling device, and was controlled within a range of 20 ± 5 ° C. The cooling efficiency of the circulation cooling device was an output of 200 W as an execution value, and the circulation flow rate was set to 5 L / min.

なお、液体が循環しない場合、溶融ガラス滴が液面に突入すると、ガラスの周りが液体の蒸気膜に覆われた状態になり、特に、突入直後は沸騰状態が激しいため、ガラス滴の落下速度が極端に遅くなった。その結果、0.1秒という短い間隔で次のガラス滴が落ちてくると、ガラス滴同士が接触して、一体となり、2倍の質量の球になってしまい、所定の質量のガラス滴が得られなかった。   In addition, when the liquid does not circulate, when the molten glass droplet enters the liquid surface, the surroundings of the glass are covered with a liquid vapor film. Became extremely slow. As a result, when the next glass droplet falls at a short interval of 0.1 seconds, the glass droplets come into contact with each other and become a sphere having twice the mass. It was not obtained.

しかし、循環した場合、循環流により、ガラス滴を液面到達時の位置から速やかにずらすことができ、この問題をさけることができた。   However, when it was circulated, the glass flow could be quickly displaced from the position at the time of reaching the liquid surface by the circulation flow, and this problem could be avoided.

でき上がったガラス成形体は、平均直径2.03mm、真円度50μm以下の、球形状であった。生産は8時間連続で行い、288,000個のガラス成形体を生産した。でき上がったガラス成形体の比重を測定したところ、4.590±0.002の範囲に収まっていた。   The finished glass molding was spherical with an average diameter of 2.03 mm and a roundness of 50 μm or less. Production was continued for 8 hours, and 288,000 glass molded bodies were produced. When the specific gravity of the finished glass molding was measured, it was within the range of 4.590 ± 0.002.

なお、液体の温度制御をしないと、ガラス滴が成形される際の熱履歴に差ができるため、比重は4.590±0.01であった。また、液体が次々と蒸発するために、10分置きに、200cm程度の液体の補給が必要であった。 If the temperature of the liquid is not controlled, there is a difference in the heat history when the glass droplet is formed, and the specific gravity is 4.590 ± 0.01. In addition, since the liquid evaporates one after another, it is necessary to supply a liquid of about 200 cm 3 every 10 minutes.

本方式により、従来より品質のバラツキの少ないガラス成形体からなるガラス母材ロットが得られた。ガラス成形体の品質を検査したところ、カンやワレといった欠陥は無かった。表面を電子顕微鏡で観察したところ、パーフルオロカーボンのフッ素成分とガラスが反応したため、僅かに白ヤケを起していた。なお、上記真円度はミツトヨ社製真円度測定機RA−2100により求めた値である(以下、同様)。
(2)プリフォームの製造
上記(1)で得られたガラス母材ロットを取シロ100μmで研磨し、直径1.83mmとしたところ、表面に一切の欠陥がない球プリフォームロットが得られた。研磨に要した時間は12時間であった。
(3)光学素子の製造
上記(2)で得られた球プリフォームロットの中の100,000個の球プリフォームについて、以下に示すようにプレス成形型で精密プレス成形を行い、非球面レンズを生産した。
By this method, a glass base material lot made of a glass molded body with less quality variation than before was obtained. When the quality of the glass molding was inspected, there were no defects such as cans and cracks. When the surface was observed with an electron microscope, the fluorine component of the perfluorocarbon and the glass reacted, resulting in slight white burn. The roundness is a value obtained by a roundness measuring device RA-2100 manufactured by Mitutoyo Corporation (hereinafter the same).
(2) Manufacture of preform When the glass base material lot obtained in the above (1) was polished with a white 100 μm to a diameter of 1.83 mm, a spherical preform lot having no defects on the surface was obtained. . The time required for polishing was 12 hours.
(3) Manufacture of optical elements 100,000 spherical preforms in the spherical preform lot obtained in (2) above are precision press molded with a press mold as shown below, and an aspheric lens Produced.

各球プリフォームを、図1に示す、成形面に炭素含有膜(ダイヤモンド様カーボン膜)が設けられたSiC製の上型1及び下型2の間に配置した後、石英管11内を窒素雰囲気としてヒーター12に通電して石英管11内を加熱した。成形型内の温度を、被成形球プリフォーム4の粘度が約10〜10dPa・sとなる温度とした後、この温度を維持しつつ、押し棒13を降下させて上型1を上方から押して成形型内の被成形球プリフォーム4をプレスした。プレスの圧力は5〜15MPa、プレス時間は10〜300秒間とした。プレス後、プレスの圧力を解除し、非球面プレス成形されたガラス成形体を上型1及び下型2と接触させたままの状態でガラス転移温度まで徐冷し、次いで室温付近まで急冷して非球面に成形されたガラスを成形型から取り出した。なお、図1において、符号3は案内型、10は支持台、9は支持棒、14は熱電対である。 Each spherical preform shown in FIG. 1 is placed between an upper die 1 and a lower die 2 made of SiC having a carbon-containing film (diamond-like carbon film) on the molding surface, and then the inside of the quartz tube 11 is nitrogenated. The quartz tube 11 was heated by energizing the heater 12 as an atmosphere. After the temperature in the mold is set to a temperature at which the viscosity of the ball preform 4 to be molded is about 10 5 to 10 9 dPa · s, the upper die 1 is lowered by maintaining the temperature and lowering the push bar 13. The molded ball preform 4 in the mold was pressed by pressing from above. The press pressure was 5 to 15 MPa, and the press time was 10 to 300 seconds. After pressing, the pressure of the press is released, and the aspherical press-molded glass molded body is gradually cooled to the glass transition temperature in contact with the upper mold 1 and the lower mold 2 and then rapidly cooled to near room temperature. The glass formed into an aspherical surface was taken out from the mold. In FIG. 1, reference numeral 3 is a guide type, 10 is a support base, 9 is a support rod, and 14 is a thermocouple.

得られた精密プレス成形品を、アニール炉にて380℃まで加熱し、2時間その温度を維持した後、室温まで1時間で冷却して非球面レンズを得た。得られた非球面レンズは、偏肉精度の良い(平均偏肉偏差±5μm以内)ものであった。   The obtained precision press-molded product was heated to 380 ° C. in an annealing furnace, maintained at that temperature for 2 hours, and then cooled to room temperature in 1 hour to obtain an aspheric lens. The obtained aspherical lens had good thickness accuracy (average thickness deviation within ± 5 μm).

なお、平均偏肉偏差は、下記のようにして求めた。
<平均偏肉偏差>
キーエンス社製レーザ寸法測定器LS−5000を用いて、レンズのコバ厚を全周にわたり測定して求めた。
実施例2
(1)ガラス成形体の製造
屈折率nd:1.82、アッベ数νd:24の重フリント系ガラスを1100℃で溶解し、1000℃に温度制御された白金製流出パイプを通り、950℃に温度制御された白金製流出ノズルより溶融ガラスを滴下した。白金ノズルの外形は0.8mm、内径は0.7mmでノズルの外径部に鉛直下方に窒素ガスを0.5L/min流すことにより、自然滴下質量より小さいガラス滴を得た。質量は40mgであり、滴下間隔は0.20秒であった。
The average thickness deviation was determined as follows.
<Average thickness deviation>
The edge thickness of the lens was measured over the entire circumference using a laser dimension measuring instrument LS-5000 manufactured by Keyence Corporation.
Example 2
(1) Manufacture of a glass molded body A heavy flint glass having a refractive index of nd: 1.82 and an Abbe number νd: 24 is melted at 1100 ° C., passes through a platinum outlet pipe whose temperature is controlled at 1000 ° C., and reaches 950 ° C. Molten glass was dropped from a temperature-controlled platinum outflow nozzle. The platinum nozzle had an outer diameter of 0.8 mm, an inner diameter of 0.7 mm, and nitrogen gas was flowed vertically down the outer diameter portion of the nozzle at a rate of 0.5 L / min to obtain a glass droplet smaller than the natural dripping mass. The mass was 40 mg, and the dropping interval was 0.20 seconds.

ノズルより滴下されたガラス滴はエタノールの入った容器(内径100mm、液位1200mm)に落下し、液面から容器の底に着底するまで、約6秒間を要した。容器の構造は、二重管構造になっており、容器を冷却することにより、液体の温度を20±5℃の範囲に制御した。冷却は二重管部に熱媒体を循環させる方式で行い、冷却装置の冷却効率は実行値で200Wの出力であった。   The glass droplet dropped from the nozzle dropped into a container containing ethanol (inner diameter 100 mm, liquid level 1200 mm), and it took about 6 seconds to reach the bottom of the container from the liquid level. The structure of the container was a double tube structure, and the temperature of the liquid was controlled in the range of 20 ± 5 ° C. by cooling the container. Cooling was performed by circulating a heat medium through the double pipe section, and the cooling efficiency of the cooling device was an output of 200 W as an effective value.

容器を、回動(φ20軌道で動く。)させることにより、ガラス滴が液面に到達する位置が一つ前のガラス滴とずれるようにした。これにより、ガラス滴同士の接触を防ぐことができる。   By rotating the container (moving along a φ20 orbit), the position where the glass droplet reached the liquid level was shifted from the previous glass droplet. Thereby, the contact of glass droplets can be prevented.

でき上がったガラス成形体は、平均直径2.76mm、真円度100μm以下の、球形状であった。生産は12時間連続で行い、216,000個のガラス成形体を生産した。でき上がったガラスの比重を測定したところ、3.690±0.002の範囲に収まっていた。   The finished glass molded body was spherical with an average diameter of 2.76 mm and a roundness of 100 μm or less. Production was performed continuously for 12 hours, and 216,000 glass molded bodies were produced. When the specific gravity of the finished glass was measured, it was within the range of 3.690 ± 0.002.

なお、液体の温度制御をしないと、ガラス滴が成形される際の熱履歴に差ができるため、比重は3.690±0.01であった。また、液体が次々と蒸発するために、10分置きに、200cm程度の液体の補給が必要であった。 If the temperature of the liquid is not controlled, there is a difference in the heat history when the glass droplet is formed, and the specific gravity is 3.690 ± 0.01. In addition, since the liquid evaporates one after another, it is necessary to supply a liquid of about 200 cm 3 every 10 minutes.

本方式により、従来より品質のバラツキの少ないガラス成形体からなるガラス母材ロットが得られた。ガラス品質を検査したところ、欠陥は無かった。
(2)プリフォームの製造
このガラス母材ロットの内、100,000個を取シロ150μmで研磨し、直径2.46mmとしたところ、表面に一切の欠陥がない球プリフォームロットが得られた。研磨に要した時間は12時間であった。
(3)光学素子の製造
上記(2)で得られた球プリフォームロットの中の50,000個の球プリフォームについて、実施例1と同様にして、精密プレス成形を行い、精密プレス成形品を得たのち、アニール炉で350℃まで加熱し、2時間その温度を維持した後、室温まで1時間かけて冷却して非球面レンズを得た。得られた非球面レンズは、偏肉精度の良い(平均偏肉偏差±5μm以内)ものであった。
By this method, a glass base material lot made of a glass molded body with less quality variation than before was obtained. When glass quality was inspected, there were no defects.
(2) Manufacture of preforms Of these glass base material lots, 100,000 pieces were polished with a white 150 μm to a diameter of 2.46 mm, and a spherical preform lot having no defects on the surface was obtained. . The time required for polishing was 12 hours.
(3) Manufacture of optical element About 50,000 ball preforms in the ball preform lot obtained in (2) above, precision press molding was carried out in the same manner as in Example 1 to produce precision press molded products. After heating to 350 ° C. in an annealing furnace, the temperature was maintained for 2 hours, and then cooled to room temperature over 1 hour to obtain an aspherical lens. The obtained aspherical lens had good thickness accuracy (average thickness deviation within ± 5 μm).

本発明のガラス成形体の製造方法によれば、質量公差の小さい精密プレス成形用プリフォームあるいはプリフォームを作製するための母材として好適なガラス成形体を効率よく、安定して量産することができる。   According to the method for producing a glass molded body of the present invention, it is possible to efficiently and stably mass-produce a preform for precision press molding with a small mass tolerance or a glass molded body suitable as a base material for producing a preform. it can.

実施例で使用した精密プレス成形装置の1例の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of one example of the precision press molding apparatus used in the Example.

符号の説明Explanation of symbols

1 上型
2 下型
3 案内型(胴型)
4 プリフォーム
9 支持棒
10 支持台
11 石英管
12 ヒーター
13 押し棒
14 熱電対
1 Upper mold 2 Lower mold 3 Guide mold (torso mold)
4 Preform 9 Support rod 10 Support base 11 Quartz tube 12 Heater 13 Push rod 14 Thermocouple

Claims (7)

熔融ガラス滴を液体に滴下し、液体中で冷却、成形する工程を繰り返してガラス成形体を量産するガラス成形体の製造方法であって、
前記液体として、1気圧下における沸点をBP[℃]、定圧比熱をCp[J/(g・K)]、気化熱をQ[J/g]としたときに下記関係式(1)
Cp×(BP−20℃)+Q≦1200J/g …(1)
を満たす液体を用いて、
前記液体の温度を、0〜200℃の範囲における所定の温度に維持する制御を行い、中実状のガラス成形体を量産することを特徴とするガラス成形体の製造方法。
A method for producing a glass molded body for mass-producing a glass molded body by dropping a molten glass droplet into a liquid, cooling and molding the liquid in a liquid,
When the boiling point at 1 atm is BP [° C.], the constant pressure specific heat is Cp [J / (g · K)], and the heat of vaporization is Q [J / g], the following relational expression (1)
Cp × (BP−20 ° C.) + Q ≦ 1200 J / g (1)
Using a liquid that satisfies
A method for producing a glass molded body, wherein the temperature of the liquid is controlled to be maintained at a predetermined temperature in a range of 0 to 200 ° C., and a solid glass molded body is mass-produced.
質量が100mg以下の熔融ガラス滴を滴下して球状のガラス成形体に成形する請求項1に記載のガラス成形体の製造方法。   The method for producing a glass molded body according to claim 1, wherein a molten glass droplet having a mass of 100 mg or less is dropped to form a spherical glass molded body. 液体の外部循環流路を形成するとともに、前記流路中に熱交換器を設けて循環する液体を冷却し、液温を所定の温度に維持する制御を行う請求項1または2に記載のガラス成形体の製造方法。   The glass according to claim 1 or 2, wherein an external circulation flow path for liquid is formed, and a heat exchanger is provided in the flow path to cool the circulating liquid and to control the liquid temperature at a predetermined temperature. Manufacturing method of a molded object. 熔融ガラス滴を滴下する液面に液体の循環によって流れを生じさせながら次々に熔融ガラス滴を滴下する請求項3に記載のガラス成形体の製造方法。   The manufacturing method of the glass forming body of Claim 3 which drops a molten glass drop one by one, producing a flow by the circulation of a liquid on the liquid level which drops a molten glass drop. 研磨用のガラス成形体を作製する請求項1〜4のいずれか1項に記載のガラス成形体の製造方法。   The manufacturing method of the glass forming body of any one of Claims 1-4 which produces the glass forming body for grinding | polishing. 請求項5に記載の方法によりガラス成形体を作製し、得られたガラス成形体を研磨することを特徴とする精密プレス成形用プリフォームの製造方法。 5. manufactured Riga lath shaped body by the method according to the obtained method for producing a precision press-molding preform, which comprises polishing the glass molded body. ガラス製のプリフォームを加熱、精密プレス成形する光学素子の製造方法であって、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法によりガラス成形体を作製し、または請求項6に記載の方法によりプリフォームを作製し、得られたガラス成形体またはプリフォームを加熱、精密プレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法。
A method for manufacturing an optical element for heating and precision press molding a glass preform,
To prepare Riga lath shaped body by the method according to any one of claims 1 to 5 or prepared descriptor remodeling by the method of claim 6, the resulting glass shaped body or flop, A method for producing an optical element, characterized in that the reform is heated and precision press-molded.
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