JP2008110897A - Preform for precision press molding, and method of manufacturing optical element from the same - Google Patents
Preform for precision press molding, and method of manufacturing optical element from the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008110897A JP2008110897A JP2006295299A JP2006295299A JP2008110897A JP 2008110897 A JP2008110897 A JP 2008110897A JP 2006295299 A JP2006295299 A JP 2006295299A JP 2006295299 A JP2006295299 A JP 2006295299A JP 2008110897 A JP2008110897 A JP 2008110897A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- preform
- molding
- glass
- temperature
- precision press
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Abstract
Description
本発明は、光学ガラスからプリフォームを作成し、当該プリフォームを精密プレス成形することにより光学素子を製造する方法に関する。さらに本発明は、光学ガラスを溶融・成形することにより精密プレス成形用プリフォームを作成する方法であって、歪を除去するための熱処理工程を含む当該製造方法、及び当該製造方法により製造された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。さらに前記製造方法において使用される歪の小さいプリフォームに関する。 The present invention relates to a method of manufacturing an optical element by creating a preform from optical glass and precision press-molding the preform. Furthermore, the present invention is a method for producing a precision press-molding preform by melting and molding optical glass, the manufacturing method including a heat treatment step for removing strain, and the manufacturing method. The present invention relates to a method of manufacturing an optical element using a preform. Further, the present invention relates to a preform having a small distortion used in the manufacturing method.
近年、デジタルカメラやプロジェクタなどの光学機器の分野においては、小型化、軽量化が要求され、それに伴い、光学素子の小型化、使用レンズ枚数の低減が課題となっている。 In recent years, in the field of optical devices such as digital cameras and projectors, downsizing and weight reduction have been demanded, and accordingly, downsizing of optical elements and reduction of the number of lenses used have become issues.
通常、光学系を構成するレンズには、一般に球面レンズと非球面レンズがある。多くの球面レンズは、ガラス材料を冷間加工(研削・研磨等)することにより、或いはリヒートプレス成形して得られたガラス成形品を冷間加工(研削・研磨等)することによって製造される。一方、非球面レンズは、加熱軟化した球形、楕円球又は扁平状プリフォームを、高精度な成形面をもつ金型でプレス成形し、金型の高精度な成形面の形状をプリフォーム材に転写して得る方法、すなわち、精密プレス成形によって製造されることが主流となっている。ただし、非球面レンズのような特殊形状のレンズを作る場合以外では、旧来の冷間加工で仕上げる方が低コストのため、大半の光学素子は旧来の方式で製造されていた。 In general, the lenses constituting the optical system generally include a spherical lens and an aspheric lens. Many spherical lenses are manufactured by cold working (grinding / polishing, etc.) a glass material, or by cold working (grinding / polishing, etc.) a glass molded product obtained by reheat press molding. . On the other hand, an aspherical lens is formed by press-molding a heat-softened spherical, elliptical, or flat preform with a mold having a high-precision molding surface, and using the shape of the high-precision molding surface of the mold as a preform material. The mainstream is a method obtained by transfer, that is, manufactured by precision press molding. However, except when making a specially shaped lens such as an aspherical lens, most of the optical elements were manufactured by the conventional method because it is cheaper to finish by cold working.
旧来の冷間加工で仕上げる光学素子の製法として、主として以下の方式がある。
(1)溶融ガラスを溶融し、一端、ノズル等から成形型上に流出させることにより板状或いは棒状ガラス塊を成形し、そのガラス塊を切断、研削、研磨等の冷間加工をすることにより、所望の形状に成形し、その後、精密アニールする方法、又はそのガラス塊を切断、研削後、精密アニールしその後研磨する方法。
(2)(1)と同様に板状或いは棒状ガラス成形体を成形し、そのガラス成形体を切断、研削等の冷間加工することによりガラス塊を作成し、そのガラス塊をリヒートプレス成形し、リヒートプレス成形品を研磨等することにより所望の形状に成形し、その後、精密アニールする方法、又はそのガラス塊を切断、研削後、精密アニールしその後研磨する方法。
There are mainly the following methods for producing optical elements that are finished by conventional cold working.
(1) By melting molten glass, flowing out from one end, nozzle or the like onto a mold, forming a plate-like or rod-like glass lump, and then performing cold processing such as cutting, grinding, polishing, etc. A method of forming into a desired shape and then precision annealing, or a method of finely annealing and then polishing the glass lump after cutting, grinding.
(2) As in (1), a plate-shaped or rod-shaped glass molded body is formed, the glass molded body is cut and subjected to cold processing such as grinding, and then the glass block is reheat press-molded. A method in which a reheat press-molded product is molded into a desired shape by polishing or the like and then precision annealed, or a glass lump is cut, ground, precision annealed and then polished.
旧来の方法ではあるが、熱間加工にて所望の形状に成形する光学素子の製法として、主として以下の方式がある。
(3)ノズル等から流出する溶融ガラス流をシャー又は表面張力を利用して分離しガラス塊とし、ガラス塊を熱間成形し、その後、精密アニールする方法、或いはその後、研磨する方法。
Although it is an old method, there are mainly the following methods as a method of manufacturing an optical element that is molded into a desired shape by hot working.
(3) A method in which a molten glass flow flowing out from a nozzle or the like is separated using a shear or surface tension to form a glass lump, the glass lump is hot-formed, and then precision annealed, or thereafter polished.
旧来のいずれの製法においても、最終的に精密アニールを行うことが必要である。ここで精密アニールとは光学素子の歪抜き、屈折率調整、ガラス内部の均一化を目的に、正確に管理された熱履歴を施す工程であり、通常は長時間(例えば数日〜数十日)を要し、コスト高の原因ともなっていた。 In any conventional manufacturing method, it is necessary to finally perform precision annealing. Here, the precision annealing is a process of applying a precisely controlled thermal history for the purpose of removing distortion of the optical element, adjusting the refractive index, and homogenizing the inside of the glass, and usually takes a long time (eg, several days to several tens of days). ), Which was a cause of high costs.
このような精密アニールについては、例えば特開平5−306133(以下、特許文献4とする)や特開平9−268022(以下、特許文献5とする)により公知であるが、やはり数日単位の時間を要する非常に長い熱処理を要する工程であった。なお、これらはいずれも最終的な光学素子に対して行われていた工程である。 Such precision annealing is known from, for example, JP-A-5-306133 (hereinafter referred to as Patent Document 4) and JP-A-9-268022 (hereinafter referred to as Patent Document 5). It was a process requiring a very long heat treatment. Note that these are all processes performed on the final optical element.
これら旧来の方法に対し、近年、レンズに求められるニーズが変化し、非球面レンズのような特殊形状のレンズの需要が高まることとなった。それに応じて、精密プレス成形に使用するための光学ガラスプリフォームが多く製造されるようになった。 In recent years, the demands for lenses on these conventional methods have changed, and the demand for specially shaped lenses such as aspherical lenses has increased. Accordingly, many optical glass preforms for use in precision press molding have been manufactured.
次に、精密プレス成形に使用するための光学ガラスプリフォームについて説明する。 Next, an optical glass preform for use in precision press molding will be described.
精密プレス成形にプリフォームを使用する場合、通常、精密プレス工程自体が正確に温度管理されているため、成形前のプリフォームが有していた熱履歴は解消され、新たな熱履歴に統一される。すなわちプリフォームが、その作製時の熱履歴に依存する屈折率のバラツキを有していても、結局、精密プレス工程によりプリフォームの熱履歴は解消され、精密プレス時の新たな熱履歴に由来する屈折率に統一されることとなる。これにより、プリフォーム自体の屈折率においては、前記精密アニールをしてまで高度な正確性を求める要求されなくなったといってよい。 When a preform is used for precision press molding, the temperature of the precision press process itself is usually precisely controlled, so the thermal history of the preform before molding is eliminated and unified with a new thermal history. The That is, even if the preform has a refractive index variation that depends on the thermal history at the time of preparation, the thermal history of the preform is eventually eliminated by the precision pressing process, resulting from a new thermal history at the time of precision pressing. Will be unified to the refractive index. Thereby, it can be said that the refractive index of the preform itself is no longer required to have a high degree of accuracy even after the precision annealing.
精密プレス成形用プリフォームの製造方法としては、様々な技術が公知である。 Various techniques are known as a method for producing a precision press-molding preform.
まず、前述の旧来の光学素子の製造方法(1)〜(3)を、そのままプリフォーム製造に適用する方法である。この方法を使用する場合、前述のように最終的な精密アニール工程の必要性に乏しいため、省くことが多い。 First, the above-described conventional optical element manufacturing methods (1) to (3) are directly applied to preform manufacturing. When this method is used, it is often omitted because the necessity of the final precision annealing step is poor as described above.
さらに、このような冷間加工を用いない成形方法も公知である。特に近年では、ノズル等から流出する溶融ガラスをシャー又は表面張力を利用してガラス滴として、例えばガスを噴出する多孔質型上に滴下させ、浮上成形させることにより、適当な大きさと形状を有するガラスゴブに調整する技術が用いられている。ただし前者ではシャーによる切断の痕跡がガラスゴブに残ることがあるため、近年ではもっぱら後者が用いられることが多い。 Furthermore, a molding method that does not use such cold working is also known. In particular, in recent years, molten glass flowing out from a nozzle or the like has an appropriate size and shape by being dropped as glass droplets using shear or surface tension, for example, onto a porous mold that ejects gas, and then floated. The technology to adjust to glass gob is used. However, in the former case, traces of cutting by the shear may remain on the glass gob, so in recent years the latter is often used.
このような、溶融ガラスから精密プレス成形用プリフォームを作成する方法としては、多数の技術が公知である。特開2003−20248(以下、特許文献1とする)、特開平11−116252(以下、特許文献2とする)、特開平11−171565(以下、特許文献3とする)には、ガスを噴出する成形型上に溶融ガラスを供給し、浮上成形させる方法が記載されている。これらはいずれも、ガラスを急冷又は急冷に近い状態で冷却しており、多くは精密アニールしないで出荷されている。 A number of techniques are known as methods for producing such precision press-molding preforms from molten glass. JP-A-2003-20248 (hereinafter referred to as Patent Document 1), JP-A-11-116252 (hereinafter referred to as Patent Document 2), and JP-A-11-171565 (hereinafter referred to as Patent Document 3) A method is described in which molten glass is supplied onto a forming mold to be floated and formed. All of these cool the glass in a state of quenching or near quenching, and many are shipped without precision annealing.
しかし、精密アニールを省いたプリフォームは、その後の精密プレス工程、すなわち加熱、押圧、保持、冷却する一連の成形工程において、それ自身が有する歪に起因するワレ、カケ等の不良を生じさせることが非常に多く、歩留りや作業効率を悪化させる原因となっていた。また、これらの不良品発生が高価なプレス金型用膜等を損傷する原因となることもあり、これらの問題を解決することは当業界において急務であった。他方、光学ガラス、特に板状ガラスなどにおいて通常実施されている精密アニールには前述のような不利益があり、コストを急騰させることとなりかねないため、これを精密プレス成形用プリフォームに対して適用することは非現実的である。 However, a preform without precision annealing may cause defects such as cracks and chipping due to its own strain in the subsequent precision pressing process, that is, a series of molding processes that are heated, pressed, held, and cooled. There were so many cases that it was a cause of deterioration in yield and work efficiency. In addition, the occurrence of these defective products may cause damage to expensive press mold films and the like, and it has been an urgent task in the industry to solve these problems. On the other hand, precision annealing, which is usually performed on optical glass, especially sheet glass, has the disadvantages described above, which can lead to a sharp increase in cost. It is unrealistic to apply.
本発明者は、前述の不良発生の大きな要因として、プリフォーム作成時の急冷工程において生ずる残存歪に着目した。 The present inventor has paid attention to the residual strain generated in the rapid cooling process at the time of forming the preform as a major cause of the occurrence of the above-described defect.
すなわち、本発明者は、種々の検討を行った結果、急冷工程を経て作成するプリフォームにおいて、残存する歪を所定の範囲にまで減少させるためだけの簡易な熱履歴を加えて、残存歪を減少させて作成されたプリフォームを使用することにより、精密プレス成形時の不良の発生を著しく減少させ、光学素子製造の工程を効率的に行うことができることを見出した。 That is, as a result of various studies, the inventor added a simple thermal history only to reduce the remaining strain to a predetermined range in the preform created through the rapid cooling step, thereby reducing the residual strain. It has been found that the use of preforms that have been reduced can significantly reduce the occurrence of defects during precision press molding and efficiently perform the optical element manufacturing process.
本発明の第1の構成は、溶融ガラスを成形することにより製造される精密プレス成形用プリフォームであって、JOGIS14−1975(光学ガラスのひずみの測定方法)の条件において、10nm/cm以下の歪を有する前記プリフォームである。 The first configuration of the present invention is a precision press-molding preform manufactured by molding molten glass, which is 10 nm / cm or less under the conditions of JOGIS14-1975 (a method for measuring strain of optical glass). The preform having distortion.
本発明の第2の構成は、歪を減少させるための熱処理が施されていることを特徴とする前記精密プレス成形用プリフォームである。 The second configuration of the present invention is the precision press-molding preform, wherein a heat treatment for reducing strain is performed.
本発明の第3の構成は、溶融ガラス流を分離することによりガラス塊を形成させ取得し、当該ガラス塊を成形型上で浮上成形させることにより成形されたものである前記構成1及び2の精密プレス成形用プリフォームである。 According to a third configuration of the present invention, a glass lump is formed and obtained by separating a molten glass stream, and the glass lump is formed by flotation molding on a mold. Preform for precision press molding.
本発明の第4の構成は、溶融ガラス流を板状或いは棒状ガラス成形体に成形し、ガラス成形体を熱間及び/又は冷間加工することにより製造されたものである前記構成1及び2の精密プレス成形用プリフォームである。 According to a fourth configuration of the present invention, the first and second configurations are manufactured by forming a molten glass stream into a plate-like or rod-like glass molded body, and hot and / or cold working the glass molded body. Preform for precision press molding.
本発明の第5の構成は、前記熱処理が
(1)室温状態にあるガラス成形体を歪点以上屈伏点以下の温度範囲まで、50〜200℃/hrの速度にて昇温させ、
(2)前記昇温された温度において、6時間以下保持し、
(3)前記保持した温度から80〜200℃低い温度まで、−10〜−40℃/hrの速度にて降温し、
(4)その後、自然冷却させる、
工程を含む前記構成1〜4の精密プレス成形用プリフォームである
In the fifth configuration of the present invention, the heat treatment (1) raises the temperature of the glass molded body in a room temperature state to a temperature range from the strain point to the yield point at a rate of 50 to 200 ° C./hr,
(2) Hold at the elevated temperature for 6 hours or less,
(3) The temperature is lowered from the held temperature to a temperature lower by 80 to 200 ° C. at a speed of −10 to −40 ° C./hr,
(4) After that, let it cool naturally.
It is a precision press-molding preform having the above-described configurations 1 to 4 including a process
本発明の第6の構成は、前記プリフォームの有する屈折率が、光学素子に要求される屈折率に、精密プレス成形時に生じる屈折率変化分を差し引いた屈折率を有することを特徴とする前記構成1〜5の精密プレス成形用プリフォームである。 The sixth configuration of the present invention is characterized in that the refractive index of the preform has a refractive index obtained by subtracting a refractive index change generated during precision press molding from a refractive index required for an optical element. It is the preform for precision press molding of the structures 1-5.
本発明の第7の構成は、光学ガラスからなるプリフォームを精密プレス成形することにより光学素子を製造する方法であって、精密プレス成形を行う前に、プリフォームを熱処理することにより歪を減少させる工程を含む前記製造方法である。 The seventh configuration of the present invention is a method of manufacturing an optical element by precision press-molding a preform made of optical glass, and the distortion is reduced by heat-treating the preform before precision press-molding. It is the said manufacturing method including the process to make.
本発明の第8の構成は、光学ガラスからなるプリフォーム元材を熱処理して歪を減少させ、当該熱処理後のプリフォーム元材を冷間或いは熱間加工することによりプリフォームを製造し、当該プリフォームを精密プレス成形することにより光学素子を製造する方法である。 In the eighth configuration of the present invention, a preform base material made of optical glass is heat-treated to reduce distortion, and the preform base material after the heat treatment is manufactured by cold or hot processing, In this method, an optical element is manufactured by precision press-molding the preform.
本発明の第9の構成は、前記プリフォームの歪が、JOGIS14−1975(光学ガラスのひずみの測定方法)の条件において、10nm/cm以下であることを特徴とする前記構成7又は8の製造方法である。 According to a ninth configuration of the present invention, the preform has a strain of 10 nm / cm or less under the conditions of JOGIS14-1975 (method for measuring strain of optical glass). Is the method.
本発明の第10の構成は、 前記熱処理が
(1)室温状態にあるガラス成形体を歪点以上屈伏点以下の温度範囲まで、50〜200℃/hrの速度にて昇温させ、
(2)前記昇温された温度において、6時間以下保持し、
(3)前記保持した温度から80〜200℃低い温度まで、−10〜−40℃/hrの速度にて降温し、
(4)その後、自然冷却させる、
工程を含む前記構成7〜9の製造方法である。
In the tenth configuration of the present invention, the heat treatment (1) raises the temperature of the glass molded body in a room temperature state to a temperature range from the strain point to the yield point at a rate of 50 to 200 ° C./hr,
(2) Hold at the elevated temperature for 6 hours or less,
(3) The temperature is lowered from the held temperature to a temperature lower by 80 to 200 ° C. at a speed of −10 to −40 ° C./hr,
(4) After that, let it cool naturally.
It is a manufacturing method of the said structures 7-9 including a process.
本発明のプリフォームの製造工程について説明する。 The manufacturing process of the preform of the present invention will be described.
図1は本発明のプリフォーム製造工程の一態様であり、溶融ガラスを、いったん板状ガラスに成形し、その後、冷間加工することによりプリフォームを作成する工程を示している。一般的に、光学ガラスはガラス原料を坩堝内で溶融し(S11)、溶融されたガラスはノズルを通り、成形型の一端に連続的に流出される。流出されたガラスは成形型の他端から引き出され、板状ガラスとして成形される(S12)。成形された板状ガラスを切断・研削等を目的とする冷間加工1を行うことでガラス塊を作成し(S13)、場合によってはリヒートプレスし(S14)、研削、研磨等を目的とする冷間加工2を行う(S15)ことにより精密プレス成形用プリフォームが完成する(S16)。 FIG. 1 shows an embodiment of the preform manufacturing process of the present invention, and shows a process of forming a preform by forming a molten glass into a sheet glass and then cold working. In general, optical glass melts a glass raw material in a crucible (S11), and the molten glass passes through a nozzle and continuously flows out to one end of a mold. The outflowed glass is drawn out from the other end of the mold, and is formed as a sheet glass (S12). A glass lump is created by performing cold working 1 for cutting / grinding the formed sheet glass (S13), and in some cases, reheat pressing (S14) for grinding, polishing, etc. By performing cold working 2 (S15), a precision press-molding preform is completed (S16).
図2は溶融ガラスを板状ガラスに成形する工程(S11〜12)装置を図示したものである。 FIG. 2 illustrates a process (S11 to 12) apparatus for forming molten glass into a sheet glass.
溶融ガラスを成形型上に流出させて成形する工程(S12)において、通常、溶融ガラスは溶融坩堝からノズルを通って流出され、成形型上へ流下されることにより急冷され、相当量の歪を内包しているのと考える。ここで、あまりにも歪が大きいと、後の冷間加工においてですらワレ等の不良を生じる原因となるため、成形する際、或いは成形直後の板状ガラスを徐冷炉に通し、極めて簡素な所定の熱履歴を加えることが一般的である(以下、レアアニールとする)。 In the step (S12) of flowing molten glass onto a mold and molding (S12), the molten glass is usually discharged from the melting crucible through a nozzle and rapidly cooled by flowing down onto the mold, resulting in a considerable amount of distortion. I think that it is included. Here, too much strain causes defects such as cracking even in the subsequent cold working, so when forming or passing the sheet glass immediately after forming through a slow cooling furnace, a very simple predetermined It is common to add a thermal history (hereinafter referred to as rare annealing).
冷間加工(S13)にて作成されたガラス塊をリヒートプレスするのは、最終的に所望の形状の精密プレス用プリフォームを作る際(S16)に、前段階のゴブを、より最終形状に近い形にすることが必要なためである。リヒートプレス後の熱履歴は精密に管理されることはほとんどないので、リヒートプレスされたガラス成形品(以下、リヒートプレス品とする)も、相当量の歪を有していることが多い。 The glass lump produced by cold working (S13) is reheat-pressed when the precision press preform of the desired shape is finally made (S16), and the gob at the previous stage is made into a more final shape. It is because it is necessary to make it close. Since the heat history after the reheat press is hardly managed precisely, the reheat pressed glass molded product (hereinafter referred to as a reheat press product) often has a considerable amount of distortion.
前述のように、従来の製造方法で精密プレス成形用プリフォームを製造した場合は、ガラスに精密に管理された熱履歴が施されることは無く、屈折率にもバラツキがあり、リヒートプレス品が有していた歪が残存していることが多かった。 As mentioned above, when a precision press-molding preform is manufactured by a conventional manufacturing method, the glass does not have a precisely controlled thermal history, and the refractive index varies, and the reheat press product. In many cases, the strain possessed by had remained.
本発明においては、特にリヒートプレス(S14)工程の直後(S14’)、及び/又は冷間加工2(S15)の直後(S15’)に、歪抜きのための簡易熱処理(以下、歪抜き熱処理とする)を行うことが好ましい(破線の矢印によるフロー)。リヒートプレス前に歪抜き熱処理を行っても、リヒートプレスにおいて再び歪が発生するからである。
一方、リヒートプレスを行わない場合は、冷間加工1の後に熱処理を行い(S13’)、その後零巻加工2を行う(S15)。
In the present invention, a simple heat treatment for strain relief (hereinafter referred to as strain relief heat treatment) is performed immediately after the reheat press (S14) step (S14 ′) and / or immediately after the cold working 2 (S15) (S15 ′). It is preferable to carry out (flow by a dashed arrow). This is because even if heat treatment without strain is performed before the reheat press, strain is generated again in the reheat press.
On the other hand, when the reheat press is not performed, a heat treatment is performed after the cold working 1 (S13 ′), and then a zero winding process 2 is performed (S15).
リヒートプレス(S14)工程の直後(S14’)に歪抜き熱処理を行う場合は、リヒートプレス時の残存熱を利用し、リヒートプレス後に急冷させず、所定の温度で保持し、冷却速度を遅くすることにより歪の発生を抑えても良い。この方法によればガラス成形品を再加熱する工程を省くことができる。 In the case of performing strain relief heat treatment immediately after the reheat press (S14) step (S14 ′), the residual heat at the time of reheat press is used, and after the reheat press, it is not rapidly cooled but kept at a predetermined temperature, and the cooling rate is slowed down. Therefore, the generation of distortion may be suppressed. According to this method, the step of reheating the glass molded product can be omitted.
図3は本発明のプリフォーム製造工程の別の態様であり、溶融ガラスから溶融ガラス塊を分離し、浮上成形させることによりプリフォームを直接作成する工程を示している。光学ガラスはガラス原料を坩堝内で溶融し(S21)、溶融されたガラスはノズルを通り、ノズル先端においてシャーによる切断で又は表面張力による作用でガラス塊へと分離される(S22)。分離されたガラス塊は受型で受け止められ、そこで成形される(S23)。図4は溶融ガラスを浮上成形する工程(S21〜23)に使用する装置を図示したものである。 FIG. 3 shows another embodiment of the preform manufacturing process according to the present invention, and shows a process of directly forming a preform by separating a molten glass lump from molten glass and performing float forming. The optical glass melts a glass raw material in a crucible (S21), and the molten glass passes through a nozzle and is separated into a glass lump by cutting with a shear at the nozzle tip or by the action of surface tension (S22). The separated glass lump is received by a receiving mold and molded there (S23). FIG. 4 illustrates an apparatus used for the step of float forming molten glass (S21 to 23).
ここで受型には1以上の空気噴出孔が設けられており、或いは受型自体が多孔質製の材料からなっており、ガスを噴出することができることが好ましい。ガラス塊は、この受型上で浮上成形されることにより球状、楕円球状等のプリフォームが完成する(S24)。 Here, it is preferable that the receiving mold is provided with one or more air ejection holes, or the receiving mold itself is made of a porous material and can eject gas. The glass block is float-molded on the receiving mold to complete a spherical or elliptical preform (S24).
本発明(破線の矢印によるフロー)においては、特に浮上成形(S23)の直後あるいは浮上成形の最中に歪抜き熱処理を行うことが好ましい(S23’)。成形の最中に行う場合は、受け型上のガラス塊をヒーターで加熱してもよいし、噴出するガスの温度を高温にする等の調節を行うことができる。 In the present invention (flow by broken-line arrows), it is particularly preferable to perform strain relief heat treatment immediately after float forming (S23) or during float forming (S23 '). When it is performed during molding, the glass lump on the receiving mold may be heated with a heater, and adjustments such as raising the temperature of the gas to be ejected can be performed.
歪抜きの程度は、後工程の精密プレス成形における昇温速度、保持時間、プレス圧力、冷却速度にも当然に依存する。しかし光学ガラスの分野において通常使用されている精密プレス装置、条件を用いた場合、精密プレス成形用プリフォームにおける残存歪量は、「JOGIS14−1975(光学ガラスのひずみの測定方法)」に規定された測定法に従い10nm/cm以下であることが好ましく、9nm/cm以下であることがより好ましく、8nm/cm以下であることが最も好ましい。なお、歪が低いほど良いことは言うまでも無いが、精密プレス成形において不良を生じない程度であれば、過度の精密アニールを要求するものではない。 The degree of strain relief naturally depends on the heating rate, holding time, pressing pressure, and cooling rate in precision press molding in the subsequent process. However, when using precision press equipment and conditions normally used in the field of optical glass, the amount of residual strain in the precision press molding preform is defined in “JOGIS14-1975 (Measurement Method of Optical Glass Strain)”. According to the measurement method, it is preferably 10 nm / cm or less, more preferably 9 nm / cm or less, and most preferably 8 nm / cm or less. Needless to say, the lower the strain, the better. However, excessive precision annealing is not required as long as it does not cause defects in precision press molding.
歪抜き熱処理の条件は、精密プレス成形時に不良を生じさせない程度に歪を抜けるものであれば適宜選択できる。しかし、現在、光学ガラス業界において通常使用される精密プレス成形用硝材については、概ね以下に示す条件が好ましい。 The conditions for the strain relief heat treatment can be appropriately selected as long as the strain is removed to such an extent that no defects are caused during precision press molding. However, the following conditions are generally preferred for precision press-molding glass materials that are usually used in the optical glass industry.
本明細書中においては、説明の便宜上、精密プレス成形用プリフォームを作成する際の元材(すなわち、板材等から冷間加工されたガラス塊、そのガラス塊のリヒートプレス品、或いは浮上成形されたガラス塊等)を総称して「プリフォーム元材」とする。すなわち、プリフォーム元材を研磨等することによりプリフォームを作成してもよいし、その必要がない場合もある。 In the present specification, for convenience of explanation, the original material for producing a precision press-molding preform (that is, a glass lump cold-worked from a plate material or the like, a reheat press product of the glass lump, or a float-molded product) Collectively called “preform base material”. In other words, the preform may be created by polishing the preform base material, or it may not be necessary.
プリフォーム元材に対する歪抜き熱処理は、プリフォーム元材を加熱し、一定温度で保持し、冷却する工程により行われることが多いが、もともとガラス成形品が高温である場合(例えばリヒートプレス工程の残存熱を利用して歪み抜きを行うような場合)には、加熱工程及び保持工程の一方又は両方を省いても良い。 The strain relief heat treatment for the preform base material is often performed by a process in which the preform base material is heated, held at a constant temperature, and cooled, but originally when the glass molded product is at a high temperature (for example, in the reheat press process) In the case of performing strain relief using residual heat), one or both of the heating step and the holding step may be omitted.
プリフォーム元材を加熱する場合は、歪点以上屈伏点以下の温度範囲まで加熱することが好ましい。この温度が高すぎるとプリフォーム元材が変形してしまいやすく、所望の形状のプリフォームが得にくくなる。逆に加熱温度が低すぎると歪が十分に抜けにくく、本発明の目的を達成できない。 When the preform base material is heated, it is preferably heated to a temperature range from the strain point to the yield point. If this temperature is too high, the preform base material is likely to be deformed, and it becomes difficult to obtain a preform having a desired shape. On the other hand, if the heating temperature is too low, the strain is not easily removed and the object of the present invention cannot be achieved.
プリフォーム元材の昇温速度は、50〜200℃/hrの速度が好ましい。この速度が速すぎると、かえってガラスのワレ等の不良が生じやすくなり、遅すぎると、精密プレス成形用の必要最低限の熱処理を行うという本発明の趣旨に反し、無意味に長い時間を費やしコスト高の原因となる。
すなわち、本発明におけるプリフォーム元材の昇温速度は好ましくは50℃/hr、より好ましくは60℃/hr、最も好ましくは70℃/hrを下限とし、好ましくは200℃/hr、より好ましくは190℃/hr、最も好ましくは180℃/hrを上限とする。
The temperature rise rate of the preform base material is preferably 50 to 200 ° C./hr. If this speed is too high, defects such as cracking of the glass are likely to occur, and if it is too slow, it takes a long time to be meaningless, contrary to the gist of the present invention in which the minimum heat treatment for precision press molding is performed. It causes high cost.
That is, the rate of temperature rise of the preform base material in the present invention is preferably 50 ° C./hr, more preferably 60 ° C./hr, most preferably 70 ° C./hr as the lower limit, preferably 200 ° C./hr, more preferably The upper limit is 190 ° C./hr, most preferably 180 ° C./hr.
前記昇温された温度における保持時間は6時間以下であることが好ましい。この保持時間が長すぎると歪は小さくなるが、精密プレス成形用の必要最低限の熱処理を行うという本発明の趣旨に反し、無意味に長い時間を費やしコスト高の原因となる。すなわち、本発明におけるプリフォーム元材の所定温度における保持時間は、好ましくは6時間、より好ましくは5.5時間、最も好ましくは5時間を上限とする。下限は特に設けないが、好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1.0時間以上、最も好ましくは1.5時間以上保持する。 The holding time at the elevated temperature is preferably 6 hours or less. If this holding time is too long, the strain is reduced, but contrary to the gist of the present invention that the minimum necessary heat treatment for precision press molding is performed, it takes a long time and causes a high cost. That is, the holding time of the preform base material at a predetermined temperature in the present invention is preferably 6 hours, more preferably 5.5 hours, and most preferably 5 hours. Although there is no particular lower limit, it is preferably maintained for 0.5 hour or longer, more preferably 1.0 hour or longer, and most preferably 1.5 hour or longer.
前記所定の温度にて保持されたプリフォーム元材を冷却する際は、プリフォーム元材に新たな歪を発生させたりワレ等の不良を発生させないために、所定の温度までは急冷せずに一定の速度にて降温することが好ましい。具体的には温度まで前記保持した温度よりも好ましくは80〜200℃低い温度まで、より好ましくは90〜180℃低い温度まで、最も好ましくは80〜150℃低い温度まで、一定の速度にて降温させる。 When cooling the preform base material held at the predetermined temperature, the preform base material is not rapidly cooled to the predetermined temperature so as not to cause new distortions or cracks in the preform base material. It is preferable to lower the temperature at a constant rate. Specifically, the temperature is lowered at a constant rate, preferably to a temperature lower by 80 to 200 ° C., more preferably to a temperature lower by 90 to 180 ° C., and most preferably to a temperature lower by 80 to 150 ° C. than the held temperature. Let
この場合、降温させる速度は、好ましくは−10℃/hr、より好ましくは−15℃/hr、最も好ましくは−20℃/hrを下限とし、好ましくは−40℃/hr、より好ましくは−35℃/hr、最も好ましくは−30℃/hrを上限とする。この速度が速すぎると新たな歪が発生し精密プレスに適さないプリフォームとなりやすく、この速度が遅すぎると、精密プレス成形用の必要最低限の熱処理を行うという本発明の趣旨に反し、無意味に長い時間を費やすこととなりコスト高の原因となる。 In this case, the rate of temperature reduction is preferably −10 ° C./hr, more preferably −15 ° C./hr, most preferably −20 ° C./hr, preferably −40 ° C./hr, more preferably −35. The upper limit is set to ° C / hr, most preferably -30 ° C / hr. If this speed is too high, new distortion will occur and the preform will be unsuitable for precision presses. If this speed is too slow, the minimum necessary heat treatment for precision press molding will be performed. It takes a long time to make sense, which leads to high costs.
前記所定の温度まで冷却した後は、自然冷却をさせればよい。もちろん、室温まで一定速度にて冷却することも可能であるが、前記本発明の趣旨に反し、不必要なコストをかけることとなる。 After cooling to the predetermined temperature, natural cooling may be performed. Of course, it is also possible to cool to room temperature at a constant rate, but it goes against the spirit of the present invention and incurs unnecessary costs.
前記プリフォーム元材は、歪抜き熱処理の後、そのまま、或いは更なる冷間加工工程を経て精密プレス成形用プリフォームとなる。この精密プレス成形用プリフォームの屈折率は、最終製品となる光学素子の目標屈折率と同一でなくてもよい。好ましくは、最終製品となる光学素子の目標屈折率に、その後の精密プレス成形において被成形ガラスに加えられる熱履歴により生じる屈折率変化分を差し引いた屈折率を有することが好ましい。すなわち、光学素子の目標屈折率がn1であり、精密プレス成形の工程において被成形ガラスの屈折率がΔn減少する場合、この精密プレス成形用プリフォームの屈折率n2=n1−(−Δn)となる。もちろん屈折率Δnは個々のガラスごとに測定する必要は無く、例えばロットごとの代表値を使用しても問題は生じない。 The preform raw material becomes a precision press-molding preform as it is or after a further cold working process after the heat treatment for removing strain. The refractive index of this precision press-molding preform may not be the same as the target refractive index of the optical element that is the final product. Preferably, it has a refractive index obtained by subtracting the refractive index change caused by the thermal history applied to the glass to be molded in the subsequent precision press molding to the target refractive index of the optical element as the final product. That is, when the target refractive index of the optical element is n1 and the refractive index of the glass to be molded decreases by Δn in the precision press molding process, the refractive index n2 = n1 − (− Δn) of the precision press molding preform is Become. Of course, the refractive index Δn does not need to be measured for each glass, and for example, no problem occurs even if a representative value for each lot is used.
このように、予め精密プレス成形における屈折率変化分を考慮してプリフォームの屈折率を定めておけば、精密プレス成形後の精密アニール工程を省くことができ、コスト上、非常に有利である。 Thus, if the refractive index of the preform is determined in consideration of the change in refractive index in precision press molding in advance, the precision annealing step after precision press molding can be omitted, which is very advantageous in terms of cost. .
本発明の精密プレス成形用プリフォームとして使用されるガラスは、特に制限されるものではないが、精密プレス成形の作業性の観点から、好ましくはガラス転移点が650℃以下、より好ましくは630℃以下、最も好ましくは600℃以下のガラスが使用される。また、膨張が大きいアルカリ金属酸化物を比較的多量に含むランタン系ガラスに対して特に有用である。 The glass used as the precision press-molding preform of the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of workability of precision press molding, the glass transition point is preferably 650 ° C. or less, more preferably 630 ° C. Hereinafter, most preferably glass of 600 ° C. or lower is used. In addition, it is particularly useful for lanthanum-based glasses containing a relatively large amount of alkali metal oxide having a large expansion.
本発明の精密プレス成形用プリフォームを製造する際に熱処理を加えられるプリフォーム元材は、その大きさを制限するものではないが、あまりに小さいと、もともと歪が小さく熱処理の必要が無いことがある。そのような観点から、直径が好ましくは10m以上、より好ましくは15mm以上、最も好ましくは20mm以上の直径を有するプリフォーム元材に特に有用である。 The preform base material to which heat treatment is applied when producing the precision press-molding preform of the present invention is not limited in size, but if it is too small, the strain is originally small and there is no need for heat treatment. is there. From such a viewpoint, the preform is particularly useful for a preform base material having a diameter of preferably 10 m or more, more preferably 15 mm or more, and most preferably 20 mm or more.
プリフォーム元材が略円柱形状のような場合は、その厚みが好ましくは3mm、より好ましくは5mm、最も好ましくは8mmを下限とする。 When the preform material has a substantially cylindrical shape, the thickness is preferably 3 mm, more preferably 5 mm, and most preferably 8 mm.
またプリフォーム元材の体積では、0.5cm3以上の元材に有用であり、1.0cm3以上の元材に特に有用であり、2cm3以上の元材に極めて有用である。 Further, the volume of the preform base material is useful for a base material of 0.5 cm 3 or more, particularly useful for a base material of 1.0 cm 3 or more, and extremely useful for a base material of 2 cm 3 or more.
本発明の精密プレス成形用プリフォームを精密プレス際の装置及び成形条件は特に制限するものではなく、公知の装置、条件を使用してプレスを行うことができる。 The apparatus and molding conditions for precision pressing the preform for precision press molding of the present invention are not particularly limited, and pressing can be performed using known apparatuses and conditions.
なお、以上の実施態様はプリフォームの代表的な製造方法を使用して例示したものであり、その製法自体を限定するものではない。例えばプリフォーム元材はノズルからガラス流を型で浮上成形させずに流下させ、空中或いは溶媒中で球状に自然成形させたものでも良いし。それら或いはブロック材を球形に研磨させたいわゆる研磨ボールを作成するためのものでもよい。 In addition, the above embodiment was illustrated using the typical manufacturing method of preform, and the manufacturing method itself is not limited. For example, the preform base material may be a glass material that is flown down from a nozzle without being floated and then naturally formed into a spherical shape in the air or in a solvent. Alternatively, a so-called abrasive ball obtained by grinding a block material into a spherical shape may be used.
SiO2、B2O3、La2O3、ZnOを主成分とする光学ガラスA(屈折率:1.8、アッベ数:40、屈伏点:560℃、歪点:495℃)、から、精密プレス成形用プリフォームを作成した。
すなわち、光学ガラスAを白金坩堝中で1000〜1300℃にて溶解させ、白金ノズルから成形型の一端へ流出させ、板状ガラスを成形型の他端から引き出すことにより、厚さ15mmの板状ガラスを成形した。後工程の冷間加工で割れないように、板状ガラスに対してレアアニールを行った。次いで、板状ガラスを150mm×115mmの四角形に切断し、「JOGIS14−1975(光学ガラスのひずみの測定方法)」に規定された測定法に従い、当該四角形の各辺の中央付近であって縁から6mm入った地点(計4箇所)の歪を測定した平均を算出したところ、28.3nm/cmであった。
From optical glass A (refractive index: 1.8, Abbe number: 40, yield point: 560 ° C., strain point: 495 ° C.) mainly composed of SiO 2 , B 2 O 3 , La 2 O 3 , ZnO, Preform for precision press molding was created.
That is, the optical glass A is melted at 1000 to 1300 ° C. in a platinum crucible, flows out from the platinum nozzle to one end of the molding die, and the plate-like glass is drawn out from the other end of the molding die to obtain a plate shape having a thickness of 15 mm. Glass was molded. Rare annealing was performed on the sheet glass so that it would not break in the cold working of the subsequent process. Next, the plate-like glass is cut into a square of 150 mm × 115 mm, and according to the measurement method defined in “JOGIS14-1975 (Measurement Method of Optical Glass Strain)”, near the center of each side of the square and from the edge It was 28.3 nm / cm when the average which measured the distortion | strain of the place which entered 6 mm (a total of 4 places) was calculated.
この板状ガラスさらに切断し、研削及び研磨することにより直径36mm、厚さ10.3mmの円柱状に加工し、これをプリフォーム元材とした。このプリフォーム元材に対し、熱風炉内で以下のような歪抜き熱処理を行った。 This plate-like glass was further cut, ground and polished to be processed into a cylindrical shape having a diameter of 36 mm and a thickness of 10.3 mm, and this was used as a preform base material. The preform material was subjected to the following strain relief heat treatment in a hot air oven.
(1)室温(25℃)から510℃まで5時間かけて昇温させた(97℃/hr)。
(2)次いで、510℃にて5時間保持した。
(3)次いで385℃まで5時間かけて冷却した(−25℃/hr)。
(4)熱風炉から出し放冷した。
(1) The temperature was raised from room temperature (25 ° C.) to 510 ° C. over 5 hours (97 ° C./hr).
(2) Next, it was kept at 510 ° C. for 5 hours.
(3) Next, it was cooled to 385 ° C. over 5 hours (−25 ° C./hr).
(4) Removed from the hot stove and allowed to cool.
室温まで冷却されたリヒートプレスされたガラス成形体の歪を、外周から3mm入った地点(計4箇所)の歪を測定した平均を算出したところ、5.5nm/cmであった。このガラス成形体表面を研磨することにより、精密プレス成形用プリフォームを得ることができた。 It was 5.5 nm / cm when the average which measured the distortion of the point (total 4 places) which entered 3 mm from the outer periphery was calculated for the distortion of the glass molded object reheat-pressed cooled to room temperature. By polishing the surface of the glass molded body, a precision press-molding preform could be obtained.
このように、リヒートプレス後のガラス成形体に対し、上述のような簡易な歪抜き熱処理を行うことにより、歪が大幅に減少され、精密プレス成形用に好適に使用しうるプリフォームが製造できることが分かった。 In this way, by performing the simple distortion-free heat treatment as described above on the glass molded body after reheat pressing, the distortion is greatly reduced, and a preform that can be suitably used for precision press molding can be manufactured. I understood.
Claims (10)
(1)室温状態にあるガラス成形体を歪点以上屈伏点以下の温度範囲まで、50〜200℃/hrの速度にて昇温させ、
(2)前記昇温された温度において、6時間以下保持し、
(3)前記保持した温度から80〜200℃低い温度まで、−10〜−40℃/hrの速度にて降温し、
(4)その後、自然冷却させる、
工程を含む請求項1〜4のいずれかの精密プレス成形用プリフォーム The heat treatment (1) raises the temperature of the glass molded body in a room temperature state to a temperature range from the strain point to the yield point at a rate of 50 to 200 ° C./hr,
(2) Hold at the elevated temperature for 6 hours or less,
(3) The temperature is lowered from the held temperature to a temperature lower by 80 to 200 ° C. at a speed of −10 to −40 ° C./hr,
(4) After that, let it cool naturally.
The precision press-molding preform according to any one of claims 1 to 4, comprising a step.
(1)室温状態にあるプリフォームを歪点以上屈伏点以下の温度範囲まで、50〜200℃/hrの速度にて昇温させ、
(2)前記昇温された温度において、6時間以下保持し、
(3)前記保持した温度から80〜200℃低い温度まで、−10〜−40℃/hrの速度にて降温し、
(4)その後、自然冷却させる、
工程を含む請求項7〜9のいずれかの製造方法。
The heat treatment is (1) raising the temperature of the preform at room temperature to a temperature range from the strain point to the yield point at a rate of 50 to 200 ° C./hr,
(2) Hold at the elevated temperature for 6 hours or less,
(3) The temperature is lowered from the held temperature to a temperature lower by 80 to 200 ° C. at a speed of −10 to −40 ° C./hr,
(4) After that, let it cool naturally.
The manufacturing method in any one of Claims 7-9 including a process.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006295299A JP2008110897A (en) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | Preform for precision press molding, and method of manufacturing optical element from the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006295299A JP2008110897A (en) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | Preform for precision press molding, and method of manufacturing optical element from the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008110897A true JP2008110897A (en) | 2008-05-15 |
Family
ID=39443638
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006295299A Pending JP2008110897A (en) | 2006-10-31 | 2006-10-31 | Preform for precision press molding, and method of manufacturing optical element from the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008110897A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008239441A (en) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Hoya Corp | Method for manufacturing glass optical element and glass optical element |
WO2011083692A1 (en) * | 2010-01-06 | 2011-07-14 | 日本電気硝子株式会社 | Glass preform and method of manufacture thereof |
CN103774224A (en) * | 2014-01-02 | 2014-05-07 | 河南科技大学 | Method for preparing zinc oxide crystal with internally in-situ formed mesoporous structure |
-
2006
- 2006-10-31 JP JP2006295299A patent/JP2008110897A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008239441A (en) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Hoya Corp | Method for manufacturing glass optical element and glass optical element |
WO2011083692A1 (en) * | 2010-01-06 | 2011-07-14 | 日本電気硝子株式会社 | Glass preform and method of manufacture thereof |
JP2011157258A (en) * | 2010-01-06 | 2011-08-18 | Nippon Electric Glass Co Ltd | Glass preform and method for manufacturing the same |
CN102753491A (en) * | 2010-01-06 | 2012-10-24 | 日本电气硝子株式会社 | Glass preform and method of manufacture thereof |
CN103774224A (en) * | 2014-01-02 | 2014-05-07 | 河南科技大学 | Method for preparing zinc oxide crystal with internally in-situ formed mesoporous structure |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4466955B2 (en) | Optical glass, glass gob for press molding, and optical element | |
KR101148808B1 (en) | Optical glass, precision press-molding preform, process for producing the preform, optical element and process for producing the optical element | |
JP4124749B2 (en) | Optical glass, precision press-molding preform and manufacturing method thereof, optical element and manufacturing method thereof | |
JP2007112697A (en) | Optical glass, glass gob for press molding, glass molding, optical element and method for producing them | |
US7670978B2 (en) | Optical glass, precision press molding preform and optical element | |
JP3853622B2 (en) | Manufacturing method of glass molded body, manufacturing method of press-molded product, manufacturing method of glass optical element, and manufacturing apparatus of glass molded body | |
KR20070096877A (en) | Optical glass, preform for precision press molding and method of manufacturing thereof, optical element and method of manufacturing thereof | |
JP4334523B2 (en) | Optical glass, precision press-molding preform and manufacturing method thereof, and optical element and manufacturing method thereof | |
WO2011083692A1 (en) | Glass preform and method of manufacture thereof | |
JP4951166B2 (en) | Lens blank and lens manufacturing method | |
JP2008110897A (en) | Preform for precision press molding, and method of manufacturing optical element from the same | |
JP2005281124A (en) | Method for producing preform for precision press-molding and method for producing optical element | |
JP4743681B2 (en) | OPTICAL GLASS, GLASS MATERIAL FOR PRESS MOLDING AND ITS MANUFACTURING METHOD, OPTICAL COMPONENT AND ITS MANUFACTURING METHOD | |
JP4445419B2 (en) | Method for producing glass molded body, method for producing glass material for press molding, and method for producing optical element | |
JP3801136B2 (en) | Method for manufacturing glass optical element and method for determining glass composition of glass material | |
JP2011246308A (en) | Mold for optical element and method for molding optical element | |
US20030164004A1 (en) | Method of manufacturing glass optical elements and method of determining glass composition of glass material | |
JP2005239432A (en) | Method for production of glass optical element | |
JP2008120677A (en) | Optical glass, preform for precision press molding and its manufacturing method, optical element and its manufacturing method | |
JP4692500B2 (en) | Method for producing optical glass element and method for fine adjustment of refractive index of glass molded article | |
JP2501585B2 (en) | Optical element molding method | |
JP5902327B2 (en) | Optical glass, press-molding preform and optical parts | |
JP4846362B2 (en) | Manufacturing method of glass optical element | |
JP4747039B2 (en) | Method for producing glass molded body, method for producing glass material for press molding, and method for producing optical element | |
JP5734246B2 (en) | Optical glass, press-molding preform and optical parts |