光学元件的成形方法和光学元件技术

一种光学元件成形方法，其是通过使用成形模把玻璃的玻璃材料进行压制而形成光学元件，其包括：在成形模的内腔外把玻璃材料加热软化的工序、加热所述成形模的工序和把所述玻璃材料投入到所述成形模的内腔中并使用所述成形模进行压制的工序，向所述成形模投入时的所述玻璃材料的温度，是在对其玻璃化转变点Ｔｇ是Ｔｇ×１．６０～Ｔｇ×１．８５℃的范围，且把所述玻璃材料投入时的所述成形模的光学复制面温度，是在所述玻璃化转变点（Ｔｇ＋５０）～（Ｔｇ－７０）℃的范围。

Method for forming optical element and optical element

A method for forming an optical element, it is through the use of the glass material forming die pressing forming the optical element, which comprises the glass material heating softening process, heating the mold process and the glass material into the cavity to the forming die and the forming die a step of pressing in mold cavity, the glass material forming die to the input of the temperature in the glass transition point Tg is Tg * Tg * 1.60 ~ 1.85 DEG C range, and the optical surface temperature of the glass material copied when the input from the forming die that is in the glass transition point (Tg + 50) - (Tg - 70) temperature range.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及把玻璃作为原料将光学元件进行成形的光学元件成形方法和由此成形的光学元件。
技术介绍
在光学元件成形用中使用的玻璃，一般在约大于或等于玻璃化转变点Tg两倍的温度下，其成为熔化并由重力而能滴下程度的粘度。例如玻璃化转变点Tg是500℃的光学用玻璃，大体在Tg×2.0，即大于或等于1000℃时能以熔化状态从喷嘴等把玻璃滴下。在该熔化的温度区域，玻璃能自由变形，若把其投入到成形光学元件的成形模中，则仅此就能大致复制模具形状，例如在专利文献1等中就详细叙述了这种光学元件的液滴成形法。专利文献1特公平4-16414号公报但在专利文献1公开的液滴成形法中，成形模的特别是复制光学面的被非常高精度且光滑加工的光学复制面，由于接触非常高温的熔化玻璃，所以容易与大气的氧结合而表面粗糙度恶化，有模具寿命非常短的问题。例如，使用超硬的模具材料时，由数千次的注料成形而模具的光学面变粗糙，需要更换，因此把成形机停止，为了调整新安装的模具就需要时间等，使成形机的运转率明显降低，使光学元件的生产性降低。而且超硬等的模具材料其硬度非常高，在此，加工高精度的光学复制面其效率非常低，且需要时间和劳力，容易消耗的利用高成本制作的成形模的该液滴成形法，对生产低成本玻璃光学元件来说不能说是最适合的。现在被提案的方法是被叫做再加热成形法的成形方法，且被实用化，其把室温的玻璃投入到成形模的内腔中，把成形模与玻璃同时加热，在成形模内的玻璃软化的时刻进行压制成形，在压制成形完了的时刻把成形模和玻璃同时冷却，在玻璃固化了的时刻把成形了的玻璃光学元件取出来。该方式在把玻璃加热时和冷却固化时都占有成形模，而且需要把与玻璃相比热容量特别大的成形模一个一个地加热并冷却，为了把导热不好的玻璃均匀加热，就必须以一定的加热温度保持成形模，这是在热效率上和成形模的利用效率上都不利的成形法，因此，其成形生产节拍非常长，不适合大量生产。因此，现有的再加热成形法是采用一次成形而成形多个光学元件(也叫做多腔)，或准备多个成形模而一边把其顺序在加热炉、压制炉、冷却炉中移动一边连续进行成形的方法，但这都是把每个成形模从外部加热玻璃，所以在原理上成形模的温度要比玻璃的温度高，因此，玻璃容易粘付在成形模的光学复制面上，可以说是运转率和可靠性低的效率不高成形处理。而且成形模的移动方式是把具有相对光学复制面的一对模具零件一边设置成偏心精度良好，一边还能用于进行压制动作地顺利滑动地来实现零件嵌合的公差，这是相互矛盾的，可以说其结果是兼顾确保成形模的高可靠性和高精度玻璃光学元件的成形，是非常困难的。现有的实际状况是，代替这些成形方法而缩短成形模的占有时间能高速成形，且能以高可靠性和收获率成形高精度玻璃光学元件的成形方法还没有出现。
技术实现思路
本专利技术是鉴于该现有技术的问题点而开发的，其目的在于提供一种能缩短成形生产节拍，且能以高可靠性和收获率成形高精度玻璃光学元件的光学元件的成形方法以及光学元件。至少达到这些目的之一的反映本专利技术方面的光学元件成形方法，是通过使用成形模把玻璃的玻璃材料进行压制而进行光学元件成形的成形方法，其包括在成形模的内腔外把玻璃材料加热软化的工序；加热所述成形模的工序；把所述玻璃材料投入到所述成形模内腔中并使用所述成形模进行压制的工序，向所述成形模投入时的所述玻璃材料的温度，是在对其玻璃化转变点Tg是Tg×1.60～Tg×1.85℃的范围，且把所述玻璃材料投入时的所述成形模的温度，是在所述玻璃化转变点(Tg+50)～(Tg-70)℃的范围。附图说明图1是表示本专利技术成形方法中成形温度与现有成形方法中成形温度关系的图；图2是把玻璃材料温度取成纵轴、把成形生产节拍取成横轴而把本专利技术的成形方法与现有技术的成形法进行比较表示的图；图3是在成形模的光学复制面上附着有灰尘的状态下实行本专利技术的成形方法时，把成形模的光学复制面进行放大表示的剖面图；图4是把利用再加热法成形时成形模具的成形复制面进行放大表示的剖面图；图5是把利用液滴成形法成形时成形模具的成形复制面进行放大表示的剖面图；图6是表示由观察光学元件表面而得到的干涉条纹的图；图7是表示由观察光学元件表面而得到的干涉条纹的图；图8是表示由观察光学元件表面而得到的干涉条纹的图；图9是实施本实施例光学元件成形方法的成形装置的概略结构图；图10(a)、图10(b)是表示与成形模一起使用的环状模具零件剖面的图；图11是表示对于形成有凸缘部的玻璃材料流动方向，为了不妨碍玻璃材料的流动而设置规定的空间并能够进行溢出成形的成形模概略结构的图；图12是与成形模一起使用的环状模具零件剖面图；图13是成形的光学元件一例的剖面图；图14(a)～图14(d)是放大表示光学元件光学面例的立体图。具体实施例方式上述本专利技术的课题通过以下项目的形态就能解决。(1)光学元件成形方法，是通过使用成形模把玻璃的玻璃材料进行压制而进行光学元件成形的成形方法，其包括在成形模的内腔外把玻璃材料加热软化的工序、加热所述成形模的工序和把所述玻璃材料投入到所述成形模内腔中并使用所述成形模进行压制的工序，向所述成形模投入时的所述玻璃材料的温度，是在对其玻璃化转变点Tg是Tg×1.60～Tg×1.85℃的范围，且把所述玻璃材料投入时的所述成形模的温度，是在所述玻璃化转变点(Tg+50)～(Tg-70)℃的范围。温度比所述光学元件用玻璃的熔化区域稍微低，相对玻璃化转变点Tg是Tg×1.85～Tg×1.95℃的温度范围，其熔化玻璃的粘度是10pois左右，被叫做结晶区域。该结晶区域是玻璃非常不稳定，且组成物的一部分开始结晶化的温度。该结晶化是玻璃变白浊、产生微细的灰尘状晶粒、组成物被气化而在熔化的玻璃中产生气泡或组成变化而折射率变化，所以有可能作为光学元件引起根本的质量不良。因此，使玻璃不长时间停留在该温度区域，在保持光学元件用玻璃的品位上是非常重要的。为了把光学元件用玻璃进行加热软化而成形，必须使玻璃材料的温度比玻璃化转变点Tg高，但如上所述，为了延长成形模的寿命就要比熔化温度低，而且为了使玻璃组成稳定就要比结晶区域低，这是在高质量稳定的状态下成形玻璃且高效率得到高精度玻璃光学元件上是重要的成形条件。这种玻璃材料温度的上限与玻璃材料的种类无关，本专利技术者导出其相对其玻璃材料的玻璃化转变点Tg是小于或等于Tg×1.85。另一方面，在使用玻璃的光学元件成形之际，为了把加热软化的玻璃通过成形模加以压力压制成形而得到光学元件，就需要把玻璃强制按压在成形模的光学复制面上，所以玻璃原样地贴附在成形模上，在压制后把成形模打开时，在成形玻璃光学面的一部分附着在成形模上，使成形光学元件光学面的光学复制面上产生点状的崩碎孔，而存在有所谓光学元件分型性的问题。想使该玻璃粘付完全且在多次的成形次数中也稳定地不产生，是非常困难的，这是现有玻璃制光学元件压制成形中的大课题。因此，以前采用的方法是，每当成形次数达到一定次数时就把成形模从成形机上卸下来，把成形模光学复制面上附着的玻璃，用氟化氢和过氧化氢水等在处理上需要小心地利用药品把之进行溶化清扫，并再次安装到成形机上而反复使用成形模。因此，由于成形模的装卸操作，而使成形处理中断，成形机的运转率显著下降。为了在清扫成形模的时间中也能继续成形，就把应该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学元件成形方法，其特征在于，是通过使用成形模把玻璃的玻璃材料进行压制而进行光学元件成形，其包括：在成形模的内腔外把玻璃材料加热软化的工序；加热所述成形模的工序；把所述玻璃材料投入到所述成形模内腔中并使用所述成形模进行压制的工序，向所述成形模投入时的所述玻璃材料的温度，是在对其玻璃化转变点Ｔｇ是Ｔｇ×１．６０～Ｔｇ×１．８５℃的范围，且把所述玻璃材料投入时的所述成形模的光学复制面温度，是在所述玻璃化转变点（Ｔｇ＋５０）～（Ｔｇ－７０）℃的范围。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：细江秀，名古屋浩，
申请(专利权)人：柯尼卡美能达精密光学株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]