精密压制成型用坯料制造方法、光学元件及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种从流出管的流出口流出的熔融玻璃中分离一定质量的熔融玻璃块，一边向该玻璃块施加风压使其浮起一边使其成型为玻璃坯料的精密压制成型用坯料制造方法，其中通过配置在前述流出管下方的熔融玻璃支撑体接收和支撑熔融玻璃流的前端，然后去除前述熔融玻璃支撑体的支撑并从熔融玻璃流的前端分离前述熔融玻璃块的工序，是在充满干燥气体的密闭空间内进行的。本发明专利技术还提供对通过前述方法制作出的坯料实施精密压制成型而形成的光学元件。

Method for manufacturing blank for precision pressing molding, optical element and manufacturing method thereof

The invention provides a method for separating a certain quality from the outlet pipe outflow outlet of the molten glass in the molten glass block, to the side of the glass block pressure to float the side molding for precision press molding glass blank blank manufacturing method, which through the configuration in the outflow of molten glass tube below support body receiving and front glass melt flow, and then remove the front end of the support body and the support of molten glass from the molten glass flow separation the molten glass block process is carried out in a confined space is filled with dry gas in. The invention also provides an optical element formed by precise pressing forming of the blank produced by the method.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及精密压制成型(プレス成形)用坯料制造方法、光学元件及其制造方法。更具体地说，本专利技术涉及能够高效率地制造出高量质玻璃精密压制成型用坯料的方法，对这种坯料实施精密压制成型所获得的光学元件及其制造方法。
技术介绍
在以摄象光学系统为首的各种光学系统中，需要采用具有低色散性的玻璃制作的透镜。在这种低色散性光学玻璃中，通常为了减小色散而导入氟。近年来，随着数字式照相机和数字式摄象机的小型化、高象素化、高性能化，对以低色散性玻璃制作的非球面透镜为首的透镜的需求越来越多。和这种需求相对应的是，通过诸如磨削、研磨等方式，对诸如透镜表面等光学功能面的形状实施加工的方法已不再适用，通常需要采用诸如对称为坯料(プリフオ一ム)的玻璃实施加热、软化、利用压制成型模实施压制，以形成光学功能面的精密压制成型方法(也称为模制光学元件成型方法)，作为具有高生产性且能够实现批量生产的有效方法(例如可以参见日本专利第3153871号公报)。在利用精密压制成型方法制作由包含氟的低色散性玻璃构成的透镜的场合，可以首先制作被称为坯料的玻璃成型体。坯料需要与目的精密压制成型品具有同等的质量，在内部和表面不能出现诸如失透、脉纹(脉理)、伤痕等缺陷。考虑采用下述的两种方法制作坯料。一种是成型出玻璃块，切取没有脉纹等缺陷的部分，然后通过倒角加工对表面进行光学研磨制坯料的方法。采用这种方法需要一个个地对坯料表面实施光学研磨，相当费时且麻烦，由此还存在成本较高的问题。而且，还存在必须根据磨削、研磨的进行对玻璃质量实施严格管理的问题。另一种方法是从熔融玻璃中分离与目的坯料具有同等质量的熔融玻璃块，在使该熔融玻璃块冷却的过程中将其成型为坯料的方法，也称为热成型方法。采用热成型方法可以由熔融玻璃直接制作出坯料，所以可以提高生产率。而且，可以通过使熔融玻璃从流出喷嘴处滴落，支撑从流出喷嘴处滴落的熔融玻璃前端，并按预定时间移去上述支撑，由此对熔融玻璃块实施高质量精度的分离。而且，为了尽量使成型过程中的熔融玻璃块表面不与其它物体接触，还可以通过向玻璃施加风压以在浮起状态下成型，由此制造出表面极光滑的坯料。虽然热成型方法作为这种坯料的制造方法具有极优良的优点，然而至今难以应用在包含有诸如氟等高挥发性成分的玻璃中。例如，需求量高的具有超低色散特性的玻璃可以通过在玻璃结构中包含氟以获得前述特性，然而在熔融状态的极高温度下的玻璃中，由于挥发而使表面附近处的氟成分减少，所以会使坯料的质量显著下降。因此，虽然是一种具有高生产率的坯料制造方法，然而通过热成型方法将含氟玻璃等高温反应性高的玻璃制成坯料仍呈难以实用化的现状。虽然挥发的机理可能有所不同，然而在使用包含硼等易挥发性成分的玻璃热成型为坯料时，也存在挥发问题。
技术实现思路
鉴于以上问题，本专利技术的第一目的是提供高效率地制造高品质玻璃精密压制成型用坯料的方法，本专利技术的第二目的是提供对上述坯料实施精密压制成型获得的光学元件及其制造方法。本专利技术人对于使用含氟玻璃或含硼玻璃等在熔融状态表现出高反应性或挥发性的玻璃，热成型为精密压制成型用坯料的可能性进行了深入研究。在这一过程中，对由氟磷酸盐玻璃构成的坯料实施热成型，并对其表面进行了详细研究，虽然粗粗一看呈良好的成型状态，然而在通过显微镜对坯料进行放大观察时，发现了呈鳞状连接的细微凸凹。而且，在对这种坯料实施精密压制成型制作透镜时，透镜表面会出现朦胧现象(散射)，不适宜作为光学元件使用。虽然成型为透镜后细微凸凹消失，坯料表面上的细微凸凹是由折射率不稳定的层构成的，所以成型为透镜后仍然会作为散射成分残存下来。坯料表面的细微凸凹，可以认为是处于高温状态的玻璃中的氟在冷却过程中从熔融玻璃表面挥发而产生的。包含在熔融状态玻璃中的氟等高反应性成分通过与氛围气体中的水分反应而生成氟化氢(HF)等，从玻璃表面脱离而使玻璃表面的组成发生变化，在玻璃表面产生变质层，氟等高反应性成分从玻璃脱离时，会产生如上所述的鳞状细微凸凹和折射率呈鳞状不稳定的层。因此，为了防止出现表面变质和出现凸凹，可以尽可能地避免流出后的玻璃立刻与含有丰富水分的氛围气体接触，并且为了抑制挥发，优选形成密闭空间，提高氛围气体的内部压力。而且，即使防止玻璃中易挥发成分的蒸发，玻璃在与模具接触状态下成型时，坯料表面与模具接触所产生的痕迹仍然会变成凸凹残存下来。因此，在对含氟玻璃等高温中呈高反应性的玻璃进行热成型制造高品质的坯料时，(i)高温状态的玻璃在充满干燥氛围气体的密闭空间内进行处理。(ii)当玻璃质量较大而难以自然冷却时，在流出的熔融玻璃与可以从玻璃吸热的物体接触冷却后，开始成型为坯料。为了在对坯料实施成型时尽可能避免与其它物体接触，在向玻璃施加风压使其浮起的状态下进行成型作业。(iii)在从流出管滴落的熔融玻璃块质量比较小时，可以在熔融玻璃块的下滴过程中使其冷却至易挥发成分难以蒸发的温度，随后一边施加风压使其浮起一边开始坯料的成型。(iv)因为用于浮起成型的浮起气体吹至流出管的流出口是使坯料产生质量变化、脉纹、失透等的原因，所以从流出口阻断浮起气体。(v)为了不使熔融玻璃块产生折摺，优选在从熔融玻璃分离至浮起开始的过程中，将其移动路径限制为垂直方向。进行以上考虑的结果是可以稳定地生产出表面不存在细微凸凹且内部质量良好的光学玻璃精密压制成型用坯料。本专利技术就是在上述研究的基础上完成的。即，本专利技术提供(1)一种精密压制成型用坯料的制造方法，其特征在于在从由流出管的流出口处流出的熔融玻璃中分离一定质量的熔融玻璃块，一边向该玻璃块施加风压使其浮起一边使其成型为玻璃坯料的精密加压成型用坯料的制造方法中，通过配置在流出管下方的熔融玻璃支撑体接收和支撑熔融玻璃流的前端，然后去除前述熔融玻璃支撑体的支撑并从熔融玻璃流的前端分离前述熔融玻璃块的工序，是在充满干燥气体的密闭空间内进行的。(2)一种精密压制成型用坯料的制造方法，其特征在于 在通过流出管使熔融玻璃滴滴下，用喷出气体的成型模接收，并一边通过前述气体施加风压使其浮起一边使其成型为玻璃坯料的精密加压成型用坯料的制造方法中，使前述熔融玻璃滴的下滴在充满干燥气体的密闭空间内进行，并且设置横切熔融玻璃滴下滴路径的遮蔽体，以遮蔽从前述成型模喷出的气体使其不吹到流出管上，并且与熔融玻璃滴的下滴同期地从前述下落路径中除去前述遮蔽体。(3)一种精密压制成型用坯料的制造方法，其特征在于，在从流出管滴下熔融玻璃滴，用喷出气体的成型模接收，并一边通过前述气体施加风压使其浮起一边使其成型为玻璃坯料的精密加压成型用坯料的制造方法中，使前述熔融玻璃滴的下滴在充满干燥气体的密闭空间内进行，并且设置横切熔融玻璃滴下滴路径的遮蔽体，以遮蔽从前述成型模喷出的气体使其不吹到流出管上，并且使熔融玻璃滴下滴到前述遮蔽体上，与熔融玻璃滴的下滴同期地从前述下滴路径中除去前述遮蔽体。((4)上述(1)～(3)中任何一项所述的精密压制成型用坯料制造方法，其中用于施加风压的气体为干燥气体。(5)一种精密压制成型用坯料的制造方法，其特征在于，在从由流出管的流出口流出的熔融玻璃中分离一定质量的熔融玻璃块，用喷出向该玻璃块施加风压的气体的成型模接收，并使其一边浮起一边成型为玻璃坯料的精密加压成型用坯料的制造方法中，用在前述流出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精密压制成型用坯料的制造方法，其特征在于：在从由流出管的流出口处流出的熔融玻璃中分离一定质量的熔融玻璃块，一边向该玻璃块施加风压使其浮起，一边使其成型为玻璃坯料的精密加压成型用坯料的制造方法中，通过配置在流出管下方的熔融玻璃支撑体接收和支撑熔融玻璃流的前端，然后除去前述熔融玻璃支撑体的支撑并从熔融玻璃流的前端分离前述熔融玻璃块的工序，是在充满干燥气体的密闭空间内进行的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吉田昌弘，邹学禄，新熊义包，池西干男，
申请(专利权)人：HOYA株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]