專利名稱：玻璃成型體制造裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及玻璃成型體制造裝置，尤其涉及用成型模具加壓成型熔融玻璃得到玻璃成型體的玻璃成型體制造裝置。
背景技術：
玻璃光學元件被用作數碼照相機透鏡、DVD等光拾取透鏡、手機照相機透鏡、光通信耦合透鏡及各種面鏡等，其用途廣泛。這種玻璃光學元件現在大多通過用成型模具加壓成型玻璃素材的模壓成型法制造。尤其是具有非球面光學面的光學元件，因為不容易通過研削研磨加工形成光學面，所以，通過用成型模具的模壓成型法來制造漸已一般化。其中尤其是用成型模具直接加壓成型熔融玻璃得到玻璃光學元件的直接模壓法，因為能夠期待高的生產效率而受到注目。作為用成型模具直接加壓成型熔融玻璃得到玻璃光學元件的方法，已知有下述方法使從碰嘴先端滴下的熔融玻璃滯留在下模上，然后用上模下模加壓成型下模上的熔融玻璃(請參照例如專利文獻1)。如專利文獻1中記載的用成型模具直接加壓成型熔融玻璃的方法，其中模具上被供給比自身模具高溫的熔融玻璃，被供給的熔融玻璃主要通過從接觸模具的接觸面放熱而冷卻固化。但是，成型過程中熔融玻璃的冷卻速度在熔融玻璃上面的面和下面的面或中心部和周邊部不同，由于冷卻引起的收縮量不均勻，所以，尤其是在熔融玻璃最初與下模接觸而被急劇冷卻的下面一側面上，要想形成高精度的光學面非常困難。對此，專利文獻1中提案了一種方法，其中，僅熔融玻璃溫度比較安定的上面一側光學面是通過轉印上模成型面形成的，形成玻璃成型體之后，下面一側光學面是通過追加加工(研削研磨加工)形成的，由此制造玻璃透鏡。先行技術文獻專利文獻專利文獻1 特開2008-230874號公報
發明內容
發明欲解決的課題但是，如專利文獻1中記載的方法那樣通過用成型模具直接加壓成型熔融玻璃的方法形成的玻璃成型體，其下面一側光學面缺乏轉印性，需要追加加工，所以，在成型時，形成追加加工時所必須的基準面。參照圖4、圖5，對以往已知的基準面的代表性的形成方法作說明。圖4是以往成型模具一例的概略結構截面模式示意圖，圖5是以往成型模具另一例的概略結構截面模式示意圖。1.圖4所示的方法是在例如上模10上設用來規制玻璃成型體側面的圓筒狀成型面10k，由該成型面IOk在玻璃成型體側面形成基準面。2.圖5所示的方法是在例如形成了非球面成型面IOa的上模10的該非球面成型面IOa的邊緣設平坦的成型面10h，由該平坦的成型面IOh在玻璃成型體上面的邊緣形成平坦的基準面。但是，上述1的方法，其中在加壓過程中，有時積蓄在下模20接受面20a上的熔融玻璃80向周邊延展的速度不同，例如A部分比B部分先接觸成型面IOk而被急劇冷卻。也就是說，熔融玻璃80的A部分與B部分的冷卻速度出現大的差異。結果成型時熔融玻璃80 的收縮量不均一，難以在玻璃成型體的上面一側得到高精度的光學面。另外，上述2中記載的方法，其中在加壓過程中，有時積蓄在下模20接受面20a上的熔融玻璃80向周邊非均等延展，而是例如圖5(b)所示，A部分向成型面IOh較大越出。 結果與上述1的方法一樣，成型時熔融玻璃80的收縮量不均一，難以在玻璃成型體的上面一側得到高精度的光學面。本發明鑒于上述課題，目的在于提供一種能夠制造具有高精度光學面的玻璃成型體的玻璃成型體制造裝置。用來解決課題的手段上述目的通過下述1至3的任何一項中記載的發明達成。1. 一種玻璃成型體制造裝置，具有接受熔融玻璃的下模；與所述下模一起加壓成型被供給到所述下模上的所述熔融玻璃的上模；玻璃成型體制造裝置的特征在于，所述上模具有轉印光學面的第1成型面；被設在所述第1成型面周邊的平坦的第2成型面；被設在所述第2成型面周邊的、相對穿過所述第1成型面中心的所述上模的中心軸傾斜的、向所述下模方向展開的第3成型面。2.上述1中記載的玻璃成型體制造裝置，其特征在于，所述第3成型面相對所述中心軸的傾斜角度滿足以下條件式(1)10° < θ <60°(1)，其中，θ 第3成型面相對上模中心軸的傾斜角度。3.上述1或2中記載的玻璃成型體制造裝置，其特征在于，所述第3成型面的所述中心軸方向的尺寸和所述玻璃成型體的包括所述第3成型面的轉印面之側面的所述中心軸方向的尺寸，滿足以下條件式⑵0. 1 < d/D < 0. 7(2)，其中，d 第3成型面的中心軸方向的尺寸D 玻璃成型體的包括第3成型面的轉印面之側面的中心軸方向的尺寸。發明的效果根據本發明，在上模的轉印光學面的第1成型面的周邊設平坦的第2成型面，在該第2成型面的周邊設相對穿過第1成型面中心的上模的中心軸傾斜的、向下模方向展開的第3成型面。也就是說，在第1成型面的周邊設由第2成型面和第3成型面形成的截面呈V字形的成型面。通過該V字形的成型面，在加壓過程中，能夠抑制積蓄在下模接受面上的熔融玻璃向周邊不必要的延展，同時能夠使之均等地延展。這樣，抑制熔融玻璃部位不同的冷卻速度差異，能夠使成型時熔融玻璃的收縮量均一。結果能夠在玻璃成型體的上面一側得到高精度的光學面。
圖1 本發明實施方式中的玻璃成型體制造裝置的概略結構截面模式示意圖。圖2 本發明實施方式中的成型模具的概略結構截面模式示意圖。圖3 本發明實施方式中的玻璃成型體以及非球面透鏡的一例截面模式示意圖。圖4 以往成型模具一例的概略結構截面模式示意圖。圖5 以往成型模具另一例的概略結構截面模式示意圖。
具體實施例方式以下參照附圖，說明本發明玻璃成型體制造裝置的實施方式。雖然根據圖示的實施方式對本發明作說明，但本發明并不局限于該實施方式。首先參照圖1，說明本發明玻璃成型體制造裝置的概略結構。圖1是玻璃成型體制造裝置1的概略結構截面模式示意圖。圖1中，左圖表示熔融玻璃供給工序中的狀態，右圖表示加壓工序中的狀態。玻璃成型體制造裝置1備有熔融槽70、上模10、下模20以及加壓部50等。下模20通過沒有圖示的驅動手段能夠在噴嘴71下方接受熔融玻璃80的位置Pl 和對著上模10壓成型熔融玻璃80的位置P2之間移動。熔融槽70熔融被投入內部的玻璃材料生成熔融玻璃。熔融槽70下部設有噴嘴 71,由噴嘴71將熔融玻璃80供給到下模20接受面20a上。熔融槽70內部還設有沒有圖示的攪拌葉片，該攪拌葉片旋轉，攪拌熔融玻璃80，使之均質化。熔融槽70、噴嘴71及攪拌葉片的材料可以采用例如白金。在熔融槽70的外側還可以設沒有圖示的耐火增強部件支撐整個槽70。熔融槽70和噴嘴71周圍設有將熔融槽 70和噴嘴71分別加熱控制在所定溫度的沒有圖示的加熱器及溫度傳感。成型模具由上模10和下模20等構成。上模10上形成了凹的非球面形狀的成型面10a，用來形成玻璃成型體的光學面。另外，在成型面IOa的周邊形成了后述成型面，用來抑制在加壓過程中蓄留在下模10接受面20a上的熔融玻璃80向周邊不必要的延展。下模 20上形成了平坦的面形狀的接受面20a，用來接受熔融玻璃80。本實施方式中，上模10的成型面IOa被形成為凹的非球面，但是凸的非球面和球面也可以。另外，下模20的接受面20a被形成為平坦的面形狀，但凹面也可以。上模10下模20上設有將上模10下模20分別加熱控制在所定溫度的沒有圖示的加熱器及溫度傳感。加熱器及溫度傳感可以是能夠獨立調節各個部件溫度的結構，也可以是用一個或多個加熱器一起加熱整個成型模具的結構。作為加熱器，可以從周知的各種加熱器中適宜選擇使用。可以采用例如埋入部件內部使用的膽式加熱器、與部件外側接觸使用的片狀加熱器、紅外線加熱裝置、高頻感應加熱裝置等。作為溫度傳感，除了各種熱電偶之外，還可以采用白金測溫電阻體、各種熱敏電阻等周知的傳感。成型模具中，上模10的加熱溫度必須設定在能夠在熔融玻璃80上良好地轉印成型面IOa形狀的溫度范圍，通常優選從成型玻璃的Tg(玻璃轉移點)-100°C到Tg+100°C程度的溫度范圍。加熱溫度太低的話難以在熔融玻璃80上良好地轉印成型面IOa的形狀。反之，從防止熔融玻璃80與成型模具粘著之觀點以及成型模具的壽命之觀點出發，不優選超出需要地過分提高溫度。實際上是考慮成型玻璃的材質、玻璃成型體的形狀、大小、成型模具的材質、保護膜的種類、加熱器和溫度傳感的位置等各種條件，決定適當的溫度。有關下模20的加熱溫度，與上模10不同，沒有必要考慮接受面20a的轉印性，但是，因為對熔融玻璃80的冷卻速度有影響，所以，與上模10的情況相同，優選從成型玻璃的 Tg-IOOt^Ij Tg+100°C程度的溫度范圍。上模10和下模20的材料，可以從以碳化鎢為主要成分的超硬材料、碳化硅、氮化硅、氮化鋁、碳等作為用來加壓成型玻璃成型體的成型模具周知的材料中適宜選擇使用。另外，也可以采用在上述材料表面形成了各種金屬和陶瓷、碳等保護膜的材質。上模10下模 20可以是相同材質，也可以是不同材質。作為加壓部50的機構，可以使用采用了氣壓汽缸、油壓汽缸、伺服馬達的電動汽缸等周知的加壓機構。加壓部50通過驅動上模10加壓成型熔融玻璃80。本實施方式中是加壓部50驅動上模10的結構，但并不局限于此，也可以是驅動下模20、或驅動上模10下模 20雙方的結構。對玻璃材料沒有特殊限定，可以相應用途，選擇使用用于光學用途的周知的玻璃。 可以舉出例如磷酸類玻璃、鑭類玻璃等。接下去參照上述圖1，對采用上述結構玻璃成型體制造裝置1的玻璃成型體的制造方法概要作說明。本實施方式中，在被加熱到比熔融玻璃80溫度低的所定溫度的成型模具的下模 20的接受面20a上，從設在熔融槽70下部的噴嘴70供給熔融玻璃80 (熔融玻璃供給工序)。此時，熔融槽70和噴嘴71分別被沒有圖示的加熱器加熱到所定溫度。被供給了熔融玻璃80的下模20移到上模10下方，由下模20上模10加壓成型熔融玻璃80，得到被轉印了各個成型面(成型面10a、接受面20a)的玻璃成型體(加壓工序)。上述結構的玻璃成型體制造裝置1中，本發明是在上模10非球面形狀成型面IOa 的周邊形成成型面，該成型面在加壓過程中抑制蓄留在下模10接受面20a上的熔融玻璃80 向周邊不必要的延展。以下參照圖2詳細說明。圖2(a)是成型模具概略結構的截面模式示意圖，圖2(b)是成型過程中熔融玻璃80延展的平面模式示意圖。如圖2 (a)所示，上模10上形成了非球面形狀的成型面IOa(第1成型面)和成型面IOa周邊平坦面形狀的成型面IOb (第2成型面)。成型面IOb是平坦面，垂直于成型面 IOa成型的非球面的光軸K(上模10的中心軸)。在成型面IOb周邊進一步形成了傾斜于光軸K、向下模20方向展開的成型面IOc (第3成型面)。下模20上形成了用來接受熔融玻璃80的平坦的接受面20a。本實施方式中，上模10的成型面IOa被形成為凹的非球面，但如上所述，也可以是凸的非球面或球面。另外，下模20的接受面20a被形成為平坦的面，但也可以是凹面或凸
這種結構的成型模具，其中在加壓過程中，蓄積在下模10接受面20a上的熔融玻璃80向周邊不必要的延展，被圖2(a)中A部分所示的由成型面IOb和成型面IOc形成的截面呈V字形的成型面抑制。另外如圖2(b)所示，向周邊均等地延展。由此，抑制了熔融玻璃80部位不同的冷卻速度差異，能夠使成型時熔融玻璃80的收縮量均一。結果，能夠在玻璃成型體100的上面一側得到高精度的光學面。其中，優選上模10的成型面IOc (第3成型面)相對光軸K (上模10的中心軸) 的傾斜角度滿足以下條件式(1)10° < θ < 60°(1)其中，θ 成型面IOc相對光軸K的傾斜角度。如果小于條件式⑴的下限值、成型面IOc的傾斜太陡的話，則蓄留在下模20接受面20a上的熔融玻璃80在其延展被成型面IOc妨礙的狀態下冷卻固化。于是周邊的平面部形成不了，妨礙2次加工。而如果大于條件式(1)的上限值、成型面IOc的傾斜太平緩的話，則蓄留在下模20接受面20a上的熔融玻璃80出現向周邊不必要的延展，向周邊不均等延展。于是產生散光。因此，通過滿足條件式(1)，能夠不妨礙熔融玻璃80延伸地抑制向周邊不必要的延展。結果，能夠在玻璃成型體100的上面一側得到高精度的轉印面IOOa(光學面)。另外，優選成型面IOc (第3成型面)的光軸K (上模10的中心軸)方向的尺寸和玻璃成型體100的包括成型面IOc的轉印面IOOc之側面的光軸K方向的尺寸滿足以下條件式⑵0. 1 < d/D < 0. 7(2)，其中，d 成型面IOc的光軸K方向的尺寸D 玻璃成型體100的包括成型面IOc的轉印面IOOc之側面的光軸K方向的尺寸。如果小于條件式O)的下限、成型面IOc的高度太低的話，則蓄留在下模20接受面20a上的熔融玻璃80出現向周邊不必要的延展，向周邊不均等延展。于是產生散光。而如果成型面IOc的高度太高的話，則蓄留在下模20接受面20a上的熔融玻璃80在其延展被成型面IOc妨礙的狀態下冷卻固化。于是周邊的平面部形成不了，妨礙2次加工。因此， 通過滿足條件式0)，與條件式(1)的情況相同，能夠不妨礙熔融玻璃80延伸地抑制向周邊不必要的延展。結果，能夠在玻璃成型體100的上面一側得到高精度的轉印面IOOa(光學面)°接下去參照圖3(a)，對用上述結構的玻璃成型體制造裝置1形成的玻璃成型體作說明。圖3(a)是玻璃成型體100—例的截面模式示意圖。如圖3(a)所示，玻璃成型體100的一面上形成了由上模10轉印的凸的非球面轉印面IOOa (光學面)和轉印面IOOa周邊平坦的面形狀的轉印面100b。在轉印面IOOb周邊進一步形成了相對光軸K傾斜的向下方展開的轉印面100c。另一面上形成了由下模20轉印的平坦的轉印面100d。由于下模20轉印的轉印面IOOd缺乏轉印性，所以通過后工序的機械加工高精度加工到例如用虛線所示的凸的球面(機械加工面IOOe)。作為機械加工的基準面，可以使用平坦面形狀的轉印面100b。圖3(b)中出示了上述加工成的非球面透鏡100A的一例。如圖3(b)所示，非球面透鏡100A的一面上形成了加壓成型的凸的非球面的轉印面100a(光學面)，另一面上形成了機械加工的凸的球面的機械加工面100e(光學面)。本實施方式中，機械加工面IOOe被形成為凸面，但并不局限于凸面，也可以是凹面。作為機械加工方法，可以通過采用高速研削計(粗磨球面透鏡銑磨機)等的粗磨工序、采用金剛石丸等的精研削工序、用研磨劑加工表面的研磨工序等一系列工序來形成光學面，但并不局限于此，可以適宜選擇采用周至的手法。也可以備有通過研削等來形成非球面透鏡100A端面之工序。如上所述，本發明實施方式的玻璃成型體制造裝置1，其中是在上模10的非球面形狀的成型面IOa (第1成型面)的周邊，設平坦的面形狀的成型面IOb (第2成型面)，在該第2成型面的周邊，設相對穿過第1成型面面頂點的上模10的中心軸(光軸K)傾斜的向下模20方向展開的成型面IOc (第3成型面)。也就是說，在第1成型面的周邊，設由第 2成型面和第3成型面形成的截面呈V字形的成型面。通過該V字形的成型面，在加壓過程中，能夠抑制積蓄在下模20接受面20a上的熔融玻璃80向周邊不必要的延展，同時能夠使之均等地延展。這樣，抑制熔融玻璃10部位不同的冷卻速度差異，能夠使成型時熔融玻璃80的收縮量均一。結果，能夠在玻璃成型體 100的上面一側得到高精度的轉印面100a (光學面)。符號說明1 玻璃成型體制造裝置10 上模10a、IObUOc成型面(第1成型面、第2成型面、第3成型面)IOh 成型面IOk 成型面20 下模20a 接受面50 加壓部70 熔融槽71 噴嘴80 熔融玻璃100 玻璃成型體IOOa 轉印面(非球面)IOOb 轉印面IOOc 轉印面IOOd 轉印面(平坦面)IOOe 機械加工面100A 非球面透鏡K 光軸
權利要求
1.一種玻璃成型體制造裝置，具有接受熔融玻璃的下模；與所述下模一起加壓成型被供給到所述下模上的所述熔融玻璃的上模；玻璃成型體制造裝置的特征在于，所述上模具有轉印光學面的第1成型面；被設在所述第1成型面的周邊的平坦的第2成型面；第3成型面，被設在所述第2成型面的周邊，相對穿過所述第1成型面的中心的所述上模的中心軸以向所述下模的方向展開的方式傾斜。
2.如權利要求1中記載的玻璃成型體制造裝置，其特征在于，所述第3成型面相對所述中心軸的傾斜角度滿足以下條件式(1)10° < θ < 60° (1)，其中，θ 第3成型面相對上模的中心軸的傾斜角度。
3.如權利要求1或2中記載的玻璃成型體制造裝置，其特征在于，所述第3成型面的所述中心軸的方向的尺寸和所述玻璃成型體的包括所述第3成型面的轉印面之側面的所述中心軸的方向的尺寸，滿足以下條件式O)0. 1 < d/D < 0. 7 (2)，其中，d 第3成型面的中心軸的方向的尺寸D 玻璃成型體的包括第3成型面的轉印面之側面的中心軸的方向的尺寸。
全文摘要
提供一種能夠制造具有高精度光學面的玻璃成型體的玻璃成型體制造裝置。玻璃成型體制造裝置中備有接受熔融玻璃的下模和與下模一起加壓成型被供給到該下模上的熔融玻璃的上模，其中，上模具有轉印光學面的第1成型面、被設在第1成型面邊緣的平坦的第2成型面、被設在第2成型面邊緣的相對穿過第1成型面中心的上模中心軸傾斜的向下模方向展開的第3成型面。
文檔編號C03B11/08GK102405195SQ201080017219
公開日2012年4月4日 申請日期2010年3月4日 優先權日2009年4月24日
發明者中川涉 申請人:柯尼卡美能達精密光學株式會社