專利名稱：精密擠壓成形用預(yù)成形件的制造方法及光學(xué)元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及精密擠壓成形用預(yù)成形件的制造方法及光學(xué)元件的制造方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及從熔融玻璃直接成形出由高折射率低分散性玻璃構(gòu)成的高品質(zhì)的精密擠壓成形用預(yù)成形件的方法，以及對(duì)所述預(yù)成形件進(jìn)行精密擠壓成形的光學(xué)元件的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，精密擠壓成形法(也稱為模鑄光學(xué)成形法)作為以低成本大量且穩(wěn)定地供應(yīng)非球面透鏡等光學(xué)元件的方法而備受關(guān)注。
在精密擠壓成形法中，為了降低對(duì)設(shè)置在擠壓成形模具或所述模具的成形面上的脫模膜的損傷并延長(zhǎng)昂貴的擠壓成形模具的壽命，使用可在較低的擠壓溫度下成形的具有低溫軟化特性的光學(xué)玻璃。這樣的玻璃如在專利文獻(xiàn)1中公開的那樣，為了降低玻璃轉(zhuǎn)移溫度或屈服點(diǎn)而在其中加入了Li2O，作為玻璃成分。
另一方面，作為以低成本大量且穩(wěn)定地供應(yīng)精密擠壓成形用玻璃素材、即預(yù)成形件的方法，如專利文獻(xiàn)2中公開的那樣，公知有從熔融玻璃直接成形預(yù)成形件的方法。該方法為了防止預(yù)成形件表面產(chǎn)生褶皺或防止被稱為罐裂(カン割れ)的冷卻時(shí)玻璃的破損，向玻璃施加風(fēng)壓來(lái)使其上浮，并在此狀態(tài)下成形為預(yù)成形件。
然而，雖然折射率(nd)超過(guò)1.83、阿貝數(shù)(vd)為40以上的高折射率低分散特性的玻璃是在光學(xué)設(shè)計(jì)上極其有用的光學(xué)材料，但也是在高溫狀態(tài)下特別難以獲得高玻璃穩(wěn)定性的玻璃。因而，為了防止失透，必須使玻璃在流出時(shí)的溫度足夠高，并降低玻璃在流出時(shí)的粘性。
此外，為了獲得高折射率低分散特性的玻璃，需要加入大量的La2O3、Gd2O3、Y2O3、Yb2O3等稀土類氧化物成分。這些成分與TiO2、Nb2O5等相比雖具有將分散性抑制得很低并同時(shí)提高折射率的作用，但另一方面也增加了比重。
其結(jié)果是，當(dāng)成形由上述玻璃構(gòu)成的預(yù)成形件時(shí)，會(huì)具有如下問(wèn)題。
(a)由于玻璃的流出溫度高，從而隨著玻璃表面的揮發(fā)而易在預(yù)成形件上產(chǎn)生波筋。
(b)上述揮發(fā)物會(huì)堆積在成形預(yù)成形件的成形模具中，并且所堆積的揮發(fā)物粘接到預(yù)成形件上，從而導(dǎo)致預(yù)成形件無(wú)法使用。
(c)由于比重高、粘性低，因而在向成形模具供應(yīng)玻璃時(shí)，玻璃容易粘接到成形模具上。特別是在堆積了揮發(fā)物的成形模具中很容易發(fā)生上述粘接。
專利文獻(xiàn)1日本專利文獻(xiàn)特開2002-362938號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)2日本專利文獻(xiàn)特開2003-20248號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
基于這種事由，本發(fā)明的目的在于提供一種用于穩(wěn)定生產(chǎn)由高折射率低分散特性的玻璃構(gòu)成的高品質(zhì)預(yù)成形件的精密擠壓用預(yù)成形件的制造方法、以及使用所述預(yù)成形件的光學(xué)元件的制造方法。
本申請(qǐng)的發(fā)明人為解決上述問(wèn)題而進(jìn)行專心研究的結(jié)果，得到了如下知識(shí)。
通常，在精密擠壓成形用的光學(xué)玻璃中，如專利文獻(xiàn)1所述那樣為降低玻璃轉(zhuǎn)移溫度而含有大量的Li2O。但是，在高溫玻璃中，含有以Li2O為主的堿性金屬氧化物的玻璃表現(xiàn)出了顯著的揮發(fā)性，這成為產(chǎn)生波筋或揮發(fā)物附著到成形模具上的原因。
如上所述，一旦揮發(fā)物堆積在成形模具上，使用該模具成形的預(yù)成形件上就會(huì)粘接揮發(fā)物，從而可能無(wú)法作為預(yù)成形件來(lái)使用。另外，對(duì)于高比重、低粘性的玻璃來(lái)說(shuō)，當(dāng)向成形模具供應(yīng)玻璃時(shí)玻璃與模具容易發(fā)生粘接，但在堆積了揮發(fā)物的成形模具中尤其容易發(fā)生上述粘接。一旦玻璃與成形模具發(fā)生粘接，就可能會(huì)陷于不得不停止生產(chǎn)的境地。
另外，當(dāng)使用具有由很多小孔構(gòu)成的氣體噴出口的成形模具時(shí)，揮發(fā)物會(huì)堵塞小孔從而妨礙玻璃的穩(wěn)定上浮。此外，在使玻璃一邊上浮、旋轉(zhuǎn)，一邊成形為球形的方法中，如果玻璃與成形模具發(fā)生粘接，成形模具中的玻璃就會(huì)停止上浮、旋轉(zhuǎn)，從而無(wú)法將玻璃充分地成形為球形。
我們發(fā)現(xiàn)若要消除這樣的情況，只要使用實(shí)質(zhì)上不含作為揮發(fā)性的原因的堿性金屬氧化物的玻璃來(lái)成形預(yù)成形件即可，并最終完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明提供如下的方法(1)一種精密擠壓成形用預(yù)成形件的制造方法，通過(guò)對(duì)流出的熔融玻璃進(jìn)行分離來(lái)獲得熔融玻璃塊，并在冷卻的過(guò)程中將該熔融玻璃塊成形為預(yù)成形件，其特征在于，構(gòu)成預(yù)成形件的玻璃使用折射率(nd)超過(guò)1.83、阿貝數(shù)(vd)為40以上、且實(shí)質(zhì)上不含堿性金屬氧化物的玻璃，一邊對(duì)所述分離出的熔融玻璃塊施加風(fēng)壓，使其上浮，一邊將其成形為預(yù)成形件。
(2)如上述(1)項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用具有由多孔質(zhì)材料構(gòu)成的玻璃支承面或氣體噴出口的成形模具，從所述玻璃支承面或氣體噴出口噴出氣體來(lái)施加風(fēng)壓，從而使玻璃塊上浮。
(3)如上述(1)或(2)項(xiàng)所述的方法，其特征在于，構(gòu)成預(yù)成形件的玻璃在室溫(23℃)下的比重為4.80以上。
(4)如上述(1)至(3)項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，構(gòu)成預(yù)成形件的玻璃的液相溫度為950～1100℃。
(5)如上述(1)至(4)項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，以摩爾％進(jìn)行表示時(shí)，所述玻璃包括20～60％的B2O3、0～20％的SiO2、22～42％的ZnO、以及共計(jì)10～25％的La2O3和Gd2O3。
(6)如上述(5)項(xiàng)所述的方法，其特征在于，以摩爾％進(jìn)行表示時(shí)，所述玻璃還包括0～10％的ZrO2、0～10％的Ta2O5、0～10％的WO3、0～10％的Nb2O5、0～10％的TiO2、0～10％的Bi2O3、0～10％的GeO2、0～10％的Ga2O3、0～10％的Al2O3、0～10％的BaO、0～10％的Y2O3以及0～10％的Yb2O3，并且，其中La2O3的含量為5～24％、Gd2O3的含量為0～20％。
(7)如上述(1)至(6)項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述玻璃的玻璃轉(zhuǎn)移溫度為630℃以下。
(8)一種光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，對(duì)通過(guò)上述(1)至(7)項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的方法制作的精密擠壓成形用預(yù)成形件進(jìn)行加熱，并使用擠壓成形模具進(jìn)行精密擠壓成形。
(9)如上述(8)項(xiàng)所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，將預(yù)成形件導(dǎo)入擠壓成形模具中，并對(duì)預(yù)成形件和擠壓成形模具一并進(jìn)行加熱。
(10)如上述(8)項(xiàng)所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，對(duì)預(yù)成形件進(jìn)行加熱，并將其導(dǎo)入預(yù)熱后的擠壓成形模具中來(lái)進(jìn)行精密擠壓成形。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，可提供用于穩(wěn)定生產(chǎn)由高折射率低分散性玻璃構(gòu)成的高品質(zhì)預(yù)成形件的精密擠壓成形用預(yù)成形件的制造方法、以及使用了所述預(yù)成形件的光學(xué)元件的制造方法。


圖1是在實(shí)施例以及比較例中使用的精密擠壓成形裝置的一個(gè)例子的截面示意圖。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明1上模具2下模具3導(dǎo)向模具(體模具)4預(yù)成形件9支承棒10支承臺(tái)11石英管12加熱器13按壓棒14熱點(diǎn)偶
具體實(shí)施例方式
首先，對(duì)本發(fā)明的精密擠壓成形用預(yù)成形件的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
(精密擠壓成形用預(yù)成形件的制造方法)本發(fā)明的精密擠壓成形用預(yù)成形件的制造方法是分離所流出的熔融玻璃分離來(lái)獲得熔融玻璃塊，并在冷卻的過(guò)程中將該熔融玻璃塊成形為預(yù)成形件的玻璃制精密擠壓成形用預(yù)成形件的制造方法，其特征在于，構(gòu)成預(yù)成形件的玻璃使用折射率(nd)超過(guò)1.83、阿貝數(shù)(vd)為40以上、且實(shí)質(zhì)上不含堿性金屬氧化物的玻璃，并且一邊對(duì)所述分離出的熔融玻璃塊施加風(fēng)壓以使其上浮，一邊將其成形為預(yù)成形件。
在該方法中，從流出噴嘴或者流出管流出融化、澄清、均勻的熔融玻璃，并相繼分離出熔融玻璃塊。使用多個(gè)成形模具，在各個(gè)成形模具上將相繼分離出的熔融玻璃塊成形為預(yù)成形件。使用取出成形的預(yù)成形件后的成形模具，再次將熔融玻璃塊成形為預(yù)成形件。如此，通過(guò)循環(huán)使用(輪回使用)多個(gè)成形模具，從連續(xù)流出的熔融玻璃相繼生產(chǎn)出預(yù)成形件。
在各個(gè)成形模具上設(shè)有氣體噴出口，從該氣體噴出口噴出用于向成形模具上的玻璃施加向上的風(fēng)壓的氣體。例如，可以使用具有由多孔質(zhì)材料構(gòu)成的玻璃支承面的成形模具，從而從玻璃支承面通過(guò)多孔質(zhì)材料噴出氣體來(lái)施加風(fēng)壓，使玻璃上浮，也可以在玻璃支承面上設(shè)置大量的氣體噴出口來(lái)噴出氣體，施加用于使玻璃上浮的風(fēng)壓。或者，也可以使用具有喇叭形斜面并在該斜面的底部設(shè)置了氣體噴出口的成形模具，從該氣體噴出口向上噴出氣體，使得玻璃一邊在斜面所圍成的空間內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)一邊成形為球形的預(yù)成形件。使用這些成形模具來(lái)成形預(yù)成形件。
根據(jù)本發(fā)明，即使將流出時(shí)的玻璃的溫度設(shè)定為比失透溫度區(qū)域高的溫度，從而將折射率(nd)超過(guò)1.83、阿貝數(shù)(vd)為40以上的玻璃不失透地成形，也由于使用了實(shí)質(zhì)上不含揮發(fā)性高的堿性金屬氧化物成分的玻璃，可以減少?gòu)母邷夭ＡП砻娴膿]發(fā)，防止波筋。另外，即使是由于實(shí)現(xiàn)光學(xué)常數(shù)而流出粘性下降、比重增大了的玻璃，通過(guò)降低玻璃的揮發(fā)性，也可以防止玻璃與成形模具的粘接。另外，即使使用玻璃支承面是由多孔質(zhì)材料構(gòu)成的成形模具、或在玻璃支承面上設(shè)置了由大量小孔構(gòu)成的氣體噴出口的成形模具，也由于來(lái)自玻璃的揮發(fā)物難以堵塞氣體噴出口，所以可將玻璃在穩(wěn)定的上浮狀態(tài)下成形為預(yù)成形件。
此外，當(dāng)通過(guò)上述方法來(lái)將玻璃成形為球形時(shí)，也能夠防止玻璃與成形模具的粘接，從而能夠在使玻璃的旋轉(zhuǎn)不停止的情況下將其成形為球形。
本發(fā)明中的熔融玻璃塊可通過(guò)如下方式從自流出噴嘴或者流出管流出的熔融玻璃獲得。
為了成形比較小的預(yù)成形件，使熔融玻璃從流出噴嘴以期望質(zhì)量的熔融玻璃滴滴下，從而獲得熔融玻璃塊。
為了獲得質(zhì)量比通過(guò)滴下而得的質(zhì)量更大的熔融玻璃塊，使熔融玻璃流從流出管流下，用承接部件接住熔融玻璃流的頂端部，并在位于管與承接部件之間熔融玻璃流形成細(xì)頸部之后，在細(xì)頸部分離熔融玻璃流從而在承接部件中接收期望質(zhì)量的熔融玻璃塊。承接部件可以使用成形模具，但也可以使用與成形模具分開的其他部件。在此方法中，既可以在將管流出口和承接部件之間的距離設(shè)為恒定的狀態(tài)下進(jìn)行熔融玻璃流的分離，也可以使承接部件急速下降來(lái)進(jìn)行熔融玻璃流的分離。
將熔融玻璃塊的質(zhì)量定為與預(yù)成形件的質(zhì)量精確一致即可。
用于使玻璃上浮的氣體可以例舉出空氣、N2氣體、O2氣體、Ar氣體、He氣體、水蒸氣等。
通過(guò)這樣，能夠獲得由整個(gè)表面呈熔融狀態(tài)的玻璃固化后形成的預(yù)成形件、由整個(gè)表面呈熔融狀態(tài)的玻璃固化后形成并且未經(jīng)機(jī)械加工的預(yù)成形件、或者整個(gè)表面為自由表面的預(yù)成形件，通過(guò)形成這樣的預(yù)成形件，能夠獲得光滑表面(沒(méi)有磨削痕跡、研磨痕跡的表面)。
精密擠壓成形品(光學(xué)元件)大多像透鏡那樣具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸，因此預(yù)成形件的形狀也優(yōu)選具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸的形狀。作為具體的例子，可以舉出球形或具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸的形狀。具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸的形狀可以是包含所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸的截面具有沒(méi)有拐角或凹陷的光滑輪廓線的形狀，例如有上述截面的輪廓線形成為短軸與旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸一致的橢圓狀的形狀等，也可以例舉出將球形扁平化后的形狀(確定一個(gè)通過(guò)球中心的軸，并在所述軸向上將尺寸縮小后的形狀)。
本發(fā)明適于制造由比重大的玻璃構(gòu)成的預(yù)成形件，特別適用于制造由室溫(23℃)下比重為4.80以上的玻璃構(gòu)成的預(yù)成形件。作為這種玻璃，有包含B2O3及La2O3的玻璃成分的玻璃。
此外，本發(fā)明適于使用了液相溫度為950～1100℃的玻璃的預(yù)成形件的制造。對(duì)于液相溫度為950℃以上的玻璃，將流出溫度大概設(shè)為950℃以上來(lái)防止失透，但即便在這樣的高溫下進(jìn)行玻璃的流出，也由于排除了作為引起波筋的原因或?qū)е虏Ａc成形模具粘接的原因的堿性成分，因而可在高生產(chǎn)率的基礎(chǔ)上制造出高品質(zhì)的預(yù)成形件。但是，如果液相溫度高于1100℃，則成形模具等生產(chǎn)設(shè)備的消耗會(huì)很顯著，并且流出時(shí)玻璃的粘性會(huì)變得過(guò)低，因此，優(yōu)選將液相溫度設(shè)在上述范圍內(nèi)。本發(fā)明更加適用的玻璃的液相溫度范圍是980～1060℃。
此外，本發(fā)明適于使用了下述玻璃的預(yù)成形件的制造，所述玻璃在950～1100℃的范圍內(nèi)、優(yōu)選在980～1060℃的范圍內(nèi)顯示出2～20dPa·s的粘度。就所述粘度高于20dPa·s的玻璃來(lái)說(shuō)，難以兼顧獲得沒(méi)有波筋的預(yù)成形件和使熔融玻璃塊良好地進(jìn)行分離這兩者，就所述粘度小于2dPa·s的玻璃來(lái)說(shuō)，具有預(yù)成形件的成形變難的傾向。
接著，對(duì)成形對(duì)象的玻璃進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明中的玻璃優(yōu)選為含有B2O3、La2O3和/或Gd2O3及ZnO、且實(shí)質(zhì)上不含堿性金屬氧化物的玻璃。如果不含堿性成分則玻璃轉(zhuǎn)移溫度就會(huì)上升，但在精密擠壓成形中，從降低擠壓成形溫度來(lái)減少擠壓成形模具的消耗的角度出發(fā)，優(yōu)選加入ZnO來(lái)降低玻璃轉(zhuǎn)移溫度，更為優(yōu)選使玻璃轉(zhuǎn)移溫度為630℃以下。這里，實(shí)質(zhì)上不含堿性金屬氧化物是指除不可避免地混入的量以外，不再含有堿性金屬氧化物。作為這種光學(xué)玻璃的具體例子，可以例舉下述玻璃以摩爾％來(lái)表示，其中含有20～60％的B2O3、0～20％的SiO2、22～42％的ZnO、共計(jì)10～25％的La2O3及Gd2O3。
由于上述玻璃不含堿性金屬氧化物，因而需要考慮不使玻璃轉(zhuǎn)移溫度達(dá)到高于適合精密擠壓成形的溫度區(qū)域的高溫。B2O3、SiO2是玻璃的網(wǎng)絡(luò)形成成分，由于如果加入大量的SiO2，玻璃轉(zhuǎn)移溫度就會(huì)上升，所以，在網(wǎng)絡(luò)形成成分中，優(yōu)選加入比SiO2多的B2O3。La2O3、Gd2O3是為了帶來(lái)高折射率低分散性而加入的。加入ZnO的理由如上所述。
上述玻璃還可以舉例出包含0～10％的ZrO2、0～10％的Ta2O5、0～10％的WO3、0～10％的Nb2O5、0～10％的TiO2、0～10％的Bi2O3、0～10％的GeO2、0～10％的Ga2O3、0～10％的Al2O3、0～10％的BaO、0～10％的Y2O3以及0～10％的Yb2O3，并且La2O3的含量為5～24％、Gd2O3的含量為0～20％的玻璃。
下面對(duì)各成分的作用進(jìn)行說(shuō)明。下面，在沒(méi)有特別說(shuō)明的情況下，各成分的含量和總量以摩爾％表示，成分含量之比也以摩爾比表示。
B2O3是必需成分，起到網(wǎng)目形成氧化物的作用。當(dāng)加入很多La2O3等高折射率成分的時(shí)候，為形成玻璃，加入20％以上的B2O3來(lái)作為主要的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成成分，由此可使玻璃對(duì)于失透具有足夠的穩(wěn)定性，同時(shí)可維持玻璃的熔融性，但如果加入量超過(guò)60％，則玻璃的折射率會(huì)降低，不利于獲得高折射率玻璃的目的。因此，其加入量為20～60％較好。從提高加入B2O3的上述效果的角度出發(fā)，優(yōu)選加入22～58％，更優(yōu)選加入24～56％。
SiO2是任意成分，對(duì)于含有大量的La2O3或Gd2O3的玻璃，SiO2使玻璃的液相溫度下降，并且使高溫粘性提高，進(jìn)而大大提高玻璃的穩(wěn)定性，但過(guò)量加入除了會(huì)降低玻璃的折射率之外，還會(huì)使得玻璃轉(zhuǎn)移溫度升高從而導(dǎo)致精密擠壓成形變得困難。因此，SiO2的加入量為0～20％較好，優(yōu)選為0～18％。
ZnO是必需成分，其使玻璃的熔融溫度或液相溫度以及轉(zhuǎn)移溫度降低，對(duì)折射率的調(diào)節(jié)也是不可欠缺的，但本發(fā)明的玻璃由于實(shí)質(zhì)上不含Li2O，因而與含有Li2O的玻璃相比需要加入更多的ZnO。另一方面，如加入超過(guò)42％的量，則就會(huì)增大分散，對(duì)于失透的穩(wěn)定性也會(huì)惡化，化學(xué)耐久性也會(huì)下降，因此，其加入量最好在22～42％的范圍內(nèi)，優(yōu)選范圍為23～41％。
La2O3在不降低玻璃對(duì)于失透的穩(wěn)定性、或者不提高分散性的情況下，提高折射率，并提高化學(xué)耐久性。但是，小于5％時(shí)無(wú)法獲得充分的效果，超過(guò)24％時(shí)會(huì)顯著惡化對(duì)于失透的穩(wěn)定性，因此，其加入量為5～24％較好。從進(jìn)一步提高上述效果的角度出發(fā)，La2O3的含量?jī)?yōu)選為6～23％，更優(yōu)選為7～22％。
Gd2O3與La2O3一樣，也是在不惡化玻璃對(duì)于失透的穩(wěn)定性或低分散性的情況下提高玻璃的折射率或化學(xué)耐久性的成分。如果加入超過(guò)20％的量，則會(huì)惡化對(duì)于失透的穩(wěn)定性，并且玻璃轉(zhuǎn)移溫度上升，從而有精密擠壓成形性能惡化的傾向，因此，加入0～20％為好。為了帶來(lái)高折射率，并同時(shí)提高化學(xué)耐久性，優(yōu)選加入1～19％的Gd2O3。更優(yōu)選的范圍為2～18％。另外，為了提高玻璃穩(wěn)定性，優(yōu)選La2O3和Gd2O3作為玻璃成分而共存的組分。特別是，當(dāng)考慮到如后所述那樣用于在玻璃冷卻的過(guò)程中對(duì)玻璃進(jìn)行成形，從而從熔融玻璃制作精密擠壓成形用預(yù)成形件的用途時(shí)，為了使玻璃在成形過(guò)程中不失透，如上述那樣進(jìn)一步提高玻璃的穩(wěn)定性是很重要的。
從獲得阿貝數(shù)(vd)維持在40以上、且折射率更高的玻璃的角度觸發(fā)，使La2O3和Gd2O3的總含量為10～24％較好，優(yōu)選為12～23％。
ZrO2是作為高折射率、低分散性成分而使用的任意成分。通過(guò)加入ZrO2，可獲得在不降低玻璃折射率的情況下改善高溫粘性或?qū)τ谑傅姆€(wěn)定性的效果，但如果加入超過(guò)10％的量，則液相溫度會(huì)急劇上升，并且對(duì)于失透的穩(wěn)定性也會(huì)惡化，因此，其加入量為0～10％較好，優(yōu)選為0～8％。
Ta2O5是作為高折射率、低分散性成分而使用的任意成分。通過(guò)加入少量的Ta2O5，可獲得在不降低玻璃折射率的情況下改善高溫粘性或?qū)τ谑傅姆€(wěn)定性的效果，但如果加入超過(guò)10％的量，則液相溫度會(huì)急劇上升，并且分散性也會(huì)增大，因此其加入量為0～10％較好，優(yōu)選為0～8％。
WO3是為了改善玻璃的穩(wěn)定性、熔融性，并提高折射率而適當(dāng)加入的成分，但如果其加入量超過(guò)10％，則分散性會(huì)變大，從而不能獲得所需的低分散性，因此，其加入量為0～10％較好，優(yōu)選為0～8％。
Nb2O5是維持玻璃的穩(wěn)定性并提高折射率的任意成分，但如果加入過(guò)量的該成分，則分散性會(huì)變大，因此，其加入量為0～10％較好，優(yōu)選為0～8％。
TiO2是可為調(diào)節(jié)光學(xué)常數(shù)而加入的任意成分，但過(guò)量加入會(huì)增大分散，不能獲得目標(biāo)的光學(xué)常數(shù)，因此其加入量為0～10％較好，優(yōu)選為0～8％，更優(yōu)選的是不加入。
Bi2O3起到提高折射率、提高玻璃穩(wěn)定性的作用，但過(guò)量加入會(huì)導(dǎo)致玻璃的穩(wěn)定性下降，且液相溫度上升。因此，其加入量為0～10％較好，優(yōu)選為0～6％。
GeO2是起到提高折射率并使玻璃穩(wěn)定性提高的作用的任意成分，其加入量為0～10％較好，優(yōu)選為0～8％。但是，由于與其他成分相比其價(jià)格無(wú)法比擬地高，所以更優(yōu)選的是不加入。
Ge2O3也是起到提高折射率并使玻璃穩(wěn)定性提高的作用的任意成分，其加入量為0～10％較好，優(yōu)選為0～8％。但是，由于與其他成分相比其價(jià)格無(wú)法比擬地高，所以更優(yōu)選的是不加入。
Al2O3起到提高玻璃的高溫粘性并降低液相溫度，從而提高玻璃成形性能的作用，還起到使化學(xué)耐久性提高的作用。但是，過(guò)量加入會(huì)導(dǎo)致折射率下降，且對(duì)于失透的穩(wěn)定性也下降，因此，其加入量為0～10％較好，優(yōu)先為0～8％。
BaO是作為高折射率、低分散性成分而使用的任意成分，當(dāng)加入少量時(shí)，可提高玻璃的穩(wěn)定性，并提高化學(xué)耐久性，但如果加入超過(guò)10％的量，則會(huì)大大損害玻璃對(duì)于失透的穩(wěn)定性，并使轉(zhuǎn)移溫度或屈服點(diǎn)上升，因此，其加入量為0～10％較好，優(yōu)選為0～8％。
Y2O3、Yb2O3是作為高折射率、低分散性成分而使用的任意成分，當(dāng)加入少量時(shí)，可提高玻璃的穩(wěn)定性，并提高化學(xué)耐久性，但如果加入過(guò)量則會(huì)大大損害玻璃對(duì)于失透的穩(wěn)定性，并使玻璃轉(zhuǎn)移溫度或屈服點(diǎn)上升。因此，Y2O3的含量為0～10％較好，優(yōu)選為0～8％。Yb2O3的含量為0～10％較好，優(yōu)選為0～8％。
另外，La2O3、Gd2O3、Y2O3以及Yb2O3的總含量?jī)?yōu)選為10～24％。
除此之外，Sb2O3作為脫泡劑可任意添加，但如果Sb2O3的添加量相對(duì)于整個(gè)玻璃成分的總含量超過(guò)1質(zhì)量百分比，則進(jìn)行精密擠壓成形時(shí)成形面可能會(huì)受到損傷，因此，Sb2O3優(yōu)選相對(duì)于整個(gè)玻璃成分的總含量的0～1質(zhì)量百分比，更優(yōu)選添加0～0.5質(zhì)量百分比。
另一方面，作為玻璃成分最好不加入的成分還可以例舉出PbO。PbO不僅有害，而且如果將由含有PbO的玻璃構(gòu)成的預(yù)成形件在非氧化性氣氛中進(jìn)行精密擠壓成形，則會(huì)在成形品的表面上析出鉛從而損害光學(xué)元件的透明性，或者析出的金屬鉛附著到擠壓成形模具上。
Lu2O3通常作為光學(xué)玻璃的成分來(lái)說(shuō)，與其他成分相比使用頻率較少，此外，由于其稀少價(jià)高，作為光學(xué)玻璃的原料來(lái)說(shuō)很貴，因此從成本方面考慮最好不加入。由上述組分構(gòu)成的光學(xué)玻璃即使不加入Lu2O3也能夠?qū)崿F(xiàn)適于精密擠壓成形的預(yù)成形件。
隔、碲等對(duì)環(huán)境有害的元素、釷等放射性元素、砷等有毒元素也最好不含有。此外，由于玻璃熔融時(shí)的揮發(fā)等問(wèn)題，最好不含氟。
下面，對(duì)上述玻璃的光學(xué)特性進(jìn)行說(shuō)明。首先，如上所述，阿貝數(shù)(vd)為40以上，并從帶來(lái)適于預(yù)成形件成形的玻璃穩(wěn)定性的角度出發(fā)，優(yōu)選將其上限取為50。此外，上述玻璃的折射率(nd)超過(guò)1.83，優(yōu)選具有1.84以上的高折射率特性，更優(yōu)選具有1.85以上的高折射率特性。所謂提高玻璃的折射率相當(dāng)于擴(kuò)展光學(xué)元件的設(shè)計(jì)自由度。
雖然折射率(nd)的上限沒(méi)有特別限定，但從維持玻璃穩(wěn)定性的角度出發(fā)，更優(yōu)選的是將折射率(nd)設(shè)為1.90以下。
下面，對(duì)上述玻璃的轉(zhuǎn)移溫度(Tg)進(jìn)行說(shuō)明。從防止擠壓成形模具的消耗和形成在所述模具的成形面上的脫模膜的損傷的角度出發(fā)，優(yōu)選轉(zhuǎn)移溫度(Tg)較低，轉(zhuǎn)移溫度(Tg)優(yōu)選為630℃以下，更優(yōu)選為620℃以下。雖然轉(zhuǎn)移溫度(Tg)的下限沒(méi)有限定，但其目標(biāo)可以考慮在530℃以上。
為了獲得目標(biāo)的玻璃組分，上述各光學(xué)玻璃可通過(guò)如下獲得將作為原料的氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物等稱量、調(diào)合，并充分混合后形成混合批，接著在熔融容器內(nèi)加熱、融化，并進(jìn)行脫泡、攪拌，制成均勻且不含氣泡的熔融玻璃，然后對(duì)該熔融玻璃進(jìn)行成形。具體來(lái)說(shuō)，可使用公知的熔融法來(lái)制作。
預(yù)成形件表示經(jīng)加熱后供于精密擠壓成形的玻璃預(yù)備成形體的意思，這里的精密擠壓成形眾所周知也叫做模鑄光學(xué)成形，是通過(guò)轉(zhuǎn)印擠壓成形模具的成形面來(lái)形成光學(xué)元件的光學(xué)功能面的方法。光學(xué)功能面是指在光學(xué)元件中對(duì)控制對(duì)象的光進(jìn)行折射、反射、衍射、或使其射入射出的面，透鏡中的透鏡面等相當(dāng)于該光學(xué)功能面。
優(yōu)選在預(yù)成形件表面上覆蓋含碳膜，以便在進(jìn)行精密擠壓成形時(shí)使玻璃在模具內(nèi)充分延伸。含碳膜優(yōu)選為以碳為主要成分(當(dāng)用原子％來(lái)表示膜中的元素含量時(shí)，碳含量多于其他元素的含量)的膜。具體來(lái)說(shuō)，可以例舉出碳膜或碳?xì)浠衔锬さ?。通過(guò)用含碳膜覆蓋預(yù)成形件表面，可以防止進(jìn)行精密擠壓成形時(shí)玻璃與模具成形面粘接。優(yōu)選的含碳膜可以例舉出石墨狀的碳膜。含碳膜的成膜方法可以采用使用碳原料的真空蒸鍍法、濺射法、離子電鍍法等公知的方法，或使用碳?xì)浠衔锏炔牧蠚怏w的熱分解等公知的方法。
如上所述，含碳膜在進(jìn)行精密擠壓成形時(shí)發(fā)揮優(yōu)異的功能，但在以往，它也是精密擠壓成形的玻璃表面發(fā)朦(クモリ)或失去光澤(ヤケ)的原因之一。這是由于在高溫狀態(tài)下玻璃中的Li離子和膜中的碳元素發(fā)生反應(yīng)，從而在玻璃表面上產(chǎn)生碳酸鹽的緣故。上述各光學(xué)玻璃由于是實(shí)質(zhì)上不含堿性成分的玻璃，因此，即使在表面上設(shè)置含碳膜來(lái)進(jìn)行精密擠壓成形，也能夠防止成形品表面發(fā)朦或失去光澤。
在玻璃表面產(chǎn)生的碳酸鹽，不僅通過(guò)玻璃表面的膜中存在的碳與玻璃中的Li離子發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生，而且還通過(guò)由含Li離子的玻璃構(gòu)成的預(yù)成形件或精密擠壓成形品在含碳?xì)夥罩羞_(dá)到高溫狀態(tài)而產(chǎn)生。例如，當(dāng)在預(yù)成形件的表面進(jìn)行成膜時(shí)，在含碳的氣氛中加熱預(yù)成形件，或者在含碳?xì)夥?、例如大氣中?duì)精密擠壓成形品進(jìn)行退火時(shí)也會(huì)產(chǎn)生。但是，即使進(jìn)行這種處理，由于使用了實(shí)質(zhì)上不含堿性成分的玻璃，因而也可以消除玻璃表面發(fā)朦或失去光澤的上述問(wèn)題。
覆蓋預(yù)成形件表面的脫模膜不限于含碳膜。例如，也可以采用通過(guò)將預(yù)成形件與由有機(jī)物構(gòu)成的液體原料或氣體原料接觸來(lái)利用自組織膜覆蓋預(yù)成形件表面等的方法。
下面對(duì)本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
(光學(xué)元件的制造方法)本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法是對(duì)通過(guò)上述各方法制作的精密擠壓成形用預(yù)成形件進(jìn)行加熱，并使用擠壓成形模具來(lái)進(jìn)行精密擠壓成形的光學(xué)元件的制造方法。
在精密擠壓成形中使用的擠壓成形模具、成形條件等可以使用公知的模具、條件等，但由于是對(duì)由實(shí)質(zhì)上不含堿性成分的玻璃構(gòu)成的預(yù)成形件進(jìn)行精密擠壓成形，因而與含有堿性成分的情況相比擠壓成形溫度有變高的傾向。在這種狀況下，優(yōu)選使用耐熱性極高的SiC制的擠壓成形模具。最好在SiC制模具的成形面上形成含碳膜，優(yōu)選形成玻璃狀的碳膜，作為脫模膜。當(dāng)使用該成形模具時(shí)，從進(jìn)行良好的精密擠壓成形的角度出發(fā)，優(yōu)選使用表面被上述含碳膜覆蓋的預(yù)成形件。
通過(guò)該方法獲得的光學(xué)元件可以例舉出非球面透鏡、球面透鏡、或者平凹透鏡、平凸透鏡、雙凹透鏡、雙凸透鏡、凸彎月透鏡、凹彎月透鏡等透鏡，或者微透鏡、透鏡陣列、帶衍射柵的透鏡、棱鏡、帶透鏡功能的棱鏡等。根據(jù)需要也可以在表面上設(shè)置防反射膜或具有波長(zhǎng)選擇性的部分反射膜。
使用SiC制的擠壓成形模具、在成形面上設(shè)置了含碳膜的擠壓成形模具、在表面上覆蓋了含碳膜的預(yù)成形件中的至少一個(gè)的精密擠壓成形優(yōu)選在氮?dú)狻⒒蛘叩獨(dú)馀c氫氣的混合氣體等非氧化性氣體氣氛中進(jìn)行，以便防止擠壓成形模具的成形面或者設(shè)置在所述成形面上的脫模膜發(fā)生氧化、或者防止預(yù)成形件表面的涂層發(fā)生氧化。在非氧化性氣體氣氛中，覆蓋預(yù)成形件表面的含碳膜不被氧化，從而所述膜將殘留在精密擠壓成形的成形品的表面上。該膜最終是要被去除的，為了比較容易且完全去除含碳膜，只要將精密擠壓成形品在氧化性氣氛、例如大氣中進(jìn)行加熱即可。由于構(gòu)成精密擠壓成形品的玻璃實(shí)質(zhì)上不含堿性成分，所以含碳膜中的碳或大氣中的二氧化碳不會(huì)與玻璃中的Li離子發(fā)生反應(yīng)并在玻璃表面上生成碳酸鹽，因此可以防止發(fā)朦或失去光澤，并能夠去除含碳膜。
含碳膜的氧化、去除應(yīng)當(dāng)在精密擠壓成形品不會(huì)由于加熱而變形的溫度下進(jìn)行。具體來(lái)說(shuō)，優(yōu)選在小于玻璃的轉(zhuǎn)移溫度的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。
在精密擠壓成形中，向成形面的形狀被精密加工的相對(duì)的一對(duì)上模具與下模具之間，提供預(yù)先升溫至與玻璃粘度104～108dPa·s相當(dāng)?shù)臏囟鹊念A(yù)成形件并對(duì)其進(jìn)行加壓成形，由此可將成形模具的成形面轉(zhuǎn)印到玻璃預(yù)成形件上。加壓時(shí)的壓力以及時(shí)間可以考慮光學(xué)玻璃的粘度等來(lái)適當(dāng)?shù)卮_定，例如，可以使擠壓壓力為大約5～15MPa、擠壓時(shí)間為10～300秒。擠壓時(shí)間、擠壓壓力等擠壓條件可以與成形品的形狀、尺寸相匹配地在公知范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)定。
然后，冷卻成形模具和玻璃成形體，并優(yōu)選在達(dá)到應(yīng)變點(diǎn)以下的溫度時(shí)，進(jìn)行脫模并取出成形后的玻璃成形體。為了使光學(xué)特性精密地符合期望值，也可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)冷卻時(shí)玻璃成形體的退火處理?xiàng)l件、例如退火速度等。
上述精密擠壓成形法是將預(yù)成形件導(dǎo)入擠壓成形模具中，并將預(yù)成形件和擠壓成形模具一并加熱來(lái)進(jìn)行精密擠壓成形的方法，但也可以對(duì)預(yù)成形件進(jìn)行加熱，然后將其導(dǎo)入經(jīng)預(yù)熱的擠壓成形模具中來(lái)進(jìn)行精密擠壓成形。在該方法中，可使擠壓成形模具的預(yù)熱溫度低于預(yù)成形件的加熱溫度，因此，可降低擠壓成形模具被暴露的溫度，減輕模具的負(fù)擔(dān)。即使在擠壓成形溫度由于玻璃的無(wú)堿性成分化而上升的情況下，也可以通過(guò)該方法來(lái)減輕模具的負(fù)擔(dān)。
實(shí)施例下面，通過(guò)實(shí)施例來(lái)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
光學(xué)玻璃的諸特性通過(guò)以下的方法來(lái)測(cè)定。
(1)折射率(nd)以及阿貝數(shù)(vd)根據(jù)日本光學(xué)玻璃工業(yè)協(xié)會(huì)規(guī)定的折射率測(cè)量方法，將溫度保持在玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)-屈服點(diǎn)(Ts)之間的光學(xué)玻璃以-30℃/小時(shí)的降溫速度進(jìn)行降溫，然后對(duì)由此得到的光學(xué)玻璃進(jìn)行了折射率(nd)和阿貝數(shù)(vd)的測(cè)量(使用卡爾鈕光學(xué)公司(カルニユ一光學(xué)社)制造的“GMR-1”)。
(2)玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)以及屈服點(diǎn)(Ts)使用理學(xué)電機(jī)株式會(huì)社(理學(xué)電機(jī)株式會(huì)社)制造的熱機(jī)械分析裝置“TMA8510”，并將升溫速度取為4℃/分、負(fù)荷98mN來(lái)進(jìn)行了測(cè)量。
(實(shí)施例1～10)為獲得表1～表3所示的玻璃組分，使用作為用于導(dǎo)入各成分的原料而分別相應(yīng)的氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物等，例如使用H3BO3、La2O3、ZnO、ZnCO3、Gd2O3、ZrO2等，并稱出250～300g的量來(lái)充分混合，制成調(diào)合批，將該調(diào)合批放入白金坩鍋內(nèi)，置于溫度保持在1200～1450℃的電爐中，一邊攪拌一邊在空氣中進(jìn)行2～4小時(shí)的玻璃熔融。在表1～表3所示的玻璃組分中，作為澄清劑的Sb2O3是以外比例(外割り)添加量表示的。熔融之后，將熔融玻璃流入40×70×15mm的碳制鑄模中，并放冷到玻璃的轉(zhuǎn)移溫度，然后立即放入退火爐中，在玻璃轉(zhuǎn)移溫度范圍內(nèi)進(jìn)行大約1小時(shí)的退火處理后，在爐內(nèi)放冷到室溫即得到光學(xué)玻璃。在所得到的光學(xué)玻璃中沒(méi)有析出用顯微鏡可觀察到的結(jié)晶。
在表1～表3中示出了這樣得到的光學(xué)玻璃的特性。
接著使用上述玻璃按以下方式制作精密擠壓成形用預(yù)成形件。
首先，使在電爐內(nèi)保持1050～1450℃的熔融玻璃(以玻璃粘度相當(dāng)于4～0.05dPa·s)從將溫度調(diào)節(jié)到1050℃(以玻璃粘度相當(dāng)于4dPa·s)的鉑合金制導(dǎo)管以恒定流速連續(xù)流下，并用預(yù)成形件成形模具接住熔融玻璃流的頂端，然后在規(guī)定質(zhì)量的熔融玻璃塊從所述頂端分離的時(shí)刻，使成形模具以充分大于熔融玻璃流的流下速度的速度下降，由此分離出熔融玻璃塊。熔融玻璃滴下時(shí)的玻璃粘度為7dPa·s。
預(yù)成形件成形模具的支承玻璃的面由多孔質(zhì)材料構(gòu)成，向多孔質(zhì)材料的背面輸送高壓氣體，使其通過(guò)多孔質(zhì)材料而噴出。
一邊在成形模具的上述玻璃支承面上對(duì)分離的熔融玻璃塊施加風(fēng)壓使其上浮，一邊將其成形為具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸的預(yù)成形件，進(jìn)行退火處理。各個(gè)熔融玻璃塊和與其相對(duì)應(yīng)的各個(gè)預(yù)成形件的質(zhì)量相等，并且，所得玻璃預(yù)成形件的質(zhì)量相對(duì)于設(shè)定質(zhì)量的精度在±1％以內(nèi)。
在上述預(yù)成形件的成形中，使熔融玻璃從進(jìn)行了溫度控制的鉑制導(dǎo)管中以恒定流量連續(xù)流出，并提升運(yùn)送到導(dǎo)管下方的預(yù)成形件模具來(lái)接住流出的熔融玻璃流下端。在此狀態(tài)下，使熔融玻璃流在其下端和導(dǎo)管的中間產(chǎn)生細(xì)頸部，并在規(guī)定時(shí)刻，使預(yù)成形件成形模具向垂直方向急速下降。通過(guò)此操作，熔融玻璃流在細(xì)頸部分離，從而可在成形模具的玻璃支承面上獲得包含下端部的規(guī)定質(zhì)量的熔融玻璃塊。
將多個(gè)預(yù)成形件模具相繼運(yùn)送到管下方來(lái)進(jìn)行上述工序，接住所需質(zhì)量的熔融玻璃塊后在運(yùn)走。成形模具被配置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，通過(guò)使該旋轉(zhuǎn)臺(tái)分度旋轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行上述操作。在各個(gè)成形模具的連續(xù)噴出氣體的玻璃支承面上一邊使熔融玻璃塊上浮，一邊將其成形為預(yù)成形件。使用取出了預(yù)成形件的成形模具接住下一個(gè)熔融玻璃塊，重復(fù)進(jìn)行成形為預(yù)成形件的工序，制造預(yù)成形件。玻璃的上浮持續(xù)進(jìn)行到從成形模具中取出預(yù)成形件為止。
在上述預(yù)成形件的制造中，玻璃與預(yù)成形件成形模具沒(méi)有發(fā)生粘接。這樣制作的預(yù)成形件的整個(gè)表面是通過(guò)熔融玻璃固化而形成的，是自由表面。在表面、內(nèi)部都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)波筋、失透、裂痕、氣泡等缺陷。
下面，將預(yù)成形件成形模具更換為在支承面上設(shè)有大量小孔的模具，一邊從小孔噴出氣體一邊進(jìn)行同樣的成形，此時(shí)玻璃與預(yù)成形件成形模具沒(méi)有發(fā)生粘接。此外，預(yù)成形件的整個(gè)表面是通過(guò)熔融玻璃固化而形成的，是自由表面。在表面、內(nèi)部都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)波筋、失透、裂痕、氣泡等缺陷。
下面，將成形模具更換為在喇叭形斜面和底部具有氣體噴出口的成形模具，并使用導(dǎo)管頂端為噴嘴的玻璃流出裝置，將各玻璃滴到所述斜面的外緣上，并在斜面圍成的空間內(nèi)施加風(fēng)壓，一邊使熔融玻璃滴上下運(yùn)動(dòng)并旋轉(zhuǎn)一邊將其成形為球形的預(yù)成形件，此時(shí)，玻璃與預(yù)成形件成形模具沒(méi)有發(fā)生粘接。此外，預(yù)成形件的整個(gè)表面是通過(guò)熔融玻璃固化而形成的，是自由表面。在表面、內(nèi)部都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)波筋、失透、裂痕、氣泡等缺陷。
將通過(guò)上述各個(gè)方法制作的各個(gè)預(yù)成形件置于圖1所示的、在成形面上設(shè)置了含碳膜(鉆石一樣的碳膜)的SiC制的上模具1及下模具2之間，然后使石英管11內(nèi)部成為氮?dú)夥?，并給加熱器12通電以對(duì)石英管11內(nèi)部進(jìn)行加熱。在使成形模具內(nèi)的溫度達(dá)到被成形玻璃預(yù)成形件4的粘度達(dá)到105～109dPa·s的溫度后，在維持該溫度的情況下，使按壓棒13下降并從上方下壓上模具1，從而擠壓成形模具內(nèi)的被成形預(yù)成形件4。擠壓的壓力取為5～15MPa、擠壓時(shí)間取為10～300秒。在進(jìn)行擠壓后，解除擠壓壓力，并在非球面擠壓成形后的玻璃成形體與上模具1及下模具2保持接觸的狀態(tài)下慢慢冷卻至玻璃轉(zhuǎn)移溫度，接著急速冷卻至室溫附近，然后將成形為非球面的玻璃從成形模具中取出。在圖1中，標(biāo)號(hào)3是導(dǎo)向模具，10是支承臺(tái)，9是支承棒，14是熱點(diǎn)偶。將得到的精密擠壓成形品在大氣中并在560℃的條件下進(jìn)行了3小時(shí)的退火處理，由此得到了非球面透鏡。通過(guò)肉眼觀看，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)所得到的透鏡表面發(fā)朦，即便用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行放大觀察，其表面也是光滑的。另外，上述各個(gè)透鏡的折射率(nd)以及阿貝數(shù)(vd)與形成上述各個(gè)玻璃預(yù)成形件的各個(gè)光學(xué)玻璃的值相一致。
在本實(shí)施例中制作了非球面透鏡，但通過(guò)適當(dāng)選擇擠壓成形模具的形狀、尺寸，也可以制作球面透鏡、微透鏡、透鏡陣列、衍射柵、帶衍射柵的透鏡、棱鏡、帶透鏡功能的棱鏡等各種光學(xué)元件，還可以在各種光學(xué)元件的表面上形成防反射膜等光學(xué)多層膜。
(比較例1)當(dāng)使用表3所示的含有Li2O的玻璃來(lái)與實(shí)施例1～10一樣地連續(xù)成形預(yù)成形件時(shí)，最初雖然玻璃與成形模具沒(méi)有發(fā)生粘接，但隨著時(shí)間的經(jīng)過(guò)，在玻璃與模具之間發(fā)生了粘接。因此，停止裝置并對(duì)成形模具的由多孔質(zhì)材料構(gòu)成的玻璃支承面進(jìn)行觀察的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了在多孔質(zhì)材料表面上堆積了來(lái)自玻璃的揮發(fā)物。在發(fā)生粘接的成形模具以外的模具中也發(fā)現(xiàn)了這種狀態(tài)。并且，制造的預(yù)成形件中存在被認(rèn)為是由于揮發(fā)導(dǎo)致的波筋。
(表1)表1

1)Sb2O3的量是相對(duì)于其余玻璃成分總量的值(外比例添加)。
(表2)表2

1)Sb2O3的量是相對(duì)于其余玻璃成分總量的值(外比例添加)。
(表3)表3

1)Sb2O3的量是相對(duì)于其余玻璃成分總量的值(外比例添加)。
(實(shí)施例11)在實(shí)施例1～10中制作的預(yù)成形件的表面上涂布碳膜，并使用在成形面上形成了碳脫模膜的SiC制的擠壓成形模具來(lái)進(jìn)行了精密擠壓成形。首先，將預(yù)成形件導(dǎo)入擠壓成形模具的上模具和下模具之間的空間內(nèi)，將擠壓成形模具和預(yù)成形件一起加熱，然后進(jìn)行加壓，得到了精密擠壓成形的非球面透鏡。
同樣地，向預(yù)熱后的擠壓成形模具中導(dǎo)入與模具分開加熱的預(yù)成形件并進(jìn)行加壓，從而得到了精密擠壓成形的非球面透鏡。
通過(guò)氧化來(lái)去除如上述制作的非球面透鏡表面上殘留的碳膜，由此能夠制造出不發(fā)朦或不失去光澤等的透鏡。
(比較例2)使用在比較例1中得到的預(yù)成形件來(lái)與實(shí)施例11一樣地制作了非球面透鏡，此時(shí)發(fā)現(xiàn)透鏡表面發(fā)朦。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的精密擠壓成形用預(yù)成形件的制造方法是從熔融玻璃直接成形出由高折射率、低分散性玻璃構(gòu)成的高品質(zhì)的精密擠壓成形用預(yù)成形件的方法，通過(guò)本發(fā)明的方法得到的預(yù)成形件適于非球面透鏡、球面透鏡、或者平凹透鏡、平凸透鏡、雙凹透鏡、雙凸透鏡、凸彎月透鏡、凹彎月透鏡等透鏡，或者微透鏡、透鏡陣列、帶衍射柵的透鏡、棱鏡、帶透鏡功能的棱鏡等光學(xué)元件的制造。
權(quán)利要求
1.一種精密擠壓成形用預(yù)成形件的制造方法，通過(guò)對(duì)流出的熔融玻璃進(jìn)行分離來(lái)獲得熔融玻璃塊，并在冷卻的過(guò)程中將該熔融玻璃塊成形為預(yù)成形件，其特征在于，構(gòu)成預(yù)成形件的玻璃使用折射率(nd)超過(guò)1.83、阿貝數(shù)(vd)為40以上、且實(shí)質(zhì)上不含堿性金屬氧化物的玻璃，一邊對(duì)所述分離出的熔融玻璃塊施加風(fēng)壓，使其上浮，一邊將其成形為預(yù)成形件。
2.如權(quán)利要求1所述的精密擠壓成形用預(yù)成形件的制造方法，其特征在于，使用具有由多孔質(zhì)材料構(gòu)成的玻璃支承面或氣體噴出口的成形模具，從所述玻璃支承面或氣體噴出口噴出氣體來(lái)施加風(fēng)壓，從而使玻璃塊上浮。
3.如權(quán)利要求l或2所述的精密擠壓成形用預(yù)成形件的制造方法，其特征在于，構(gòu)成預(yù)成形件的玻璃在室溫(23℃)下的比重為4.80以上。
4.如權(quán)利要求l至3中任一項(xiàng)所述的精密擠壓成形用預(yù)成形件的制造方法，其特征在于，構(gòu)成預(yù)成形件的玻璃的液相溫度為950～1100℃。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的精密擠壓成形用預(yù)成形件的制造方法，其特征在于，以摩爾％進(jìn)行表示時(shí)，所述玻璃包括20～60％的B2O3、0～20％的SiO2、22～42％的ZnO、以及共計(jì)10～25％的La2O3和Gd2O3。
6.如權(quán)利要求5所述的精密擠壓成形用預(yù)成形件的制造方法，其特征在于，以摩爾％進(jìn)行表示時(shí)，所述玻璃還包括0～10％的ZrO2、0～10％的Ta2O5、0～10％的WO3、0～10％的Nb2O5、0～10％的TiO2、0～10％的Bi2O3、0～10％的GeO2、0～10％的Ga2O3、0～10％的Al2O3、0～10％的BaO、0～10％的Y2O3以及0～10％的Yb2O3，并且，其中La2O3的含量為5～24％、Gd2O3的含量為0～20％。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的精密擠壓成形用預(yù)成形件的制造方法，其特征在于，所述玻璃的玻璃轉(zhuǎn)移溫度為630℃以下。
8.一種光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，對(duì)通過(guò)權(quán)利要求l至7中任一項(xiàng)所述的方法制作的精密擠壓成形用預(yù)成形件進(jìn)行加熱，并使用擠壓成形模具進(jìn)行精密擠壓成形。
9.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，將預(yù)成形件導(dǎo)入擠壓成形模具中，并對(duì)預(yù)成形件和擠壓成形模具一并進(jìn)行加熱。
10.如權(quán)利要求8所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，對(duì)預(yù)成形件進(jìn)行加熱，并將其導(dǎo)入預(yù)熱后的擠壓成形模具中來(lái)進(jìn)行精密擠壓成形。
全文摘要
本發(fā)明提供用于穩(wěn)定地生產(chǎn)由高折射率、低分散性玻璃構(gòu)成的高品質(zhì)預(yù)成形件的精密擠壓成形用預(yù)成形件的制造方法、以及使用了該預(yù)成形件的光學(xué)元件的制造方法。所述精密擠壓成形用預(yù)成形件的制造方法通過(guò)對(duì)流出的熔融玻璃進(jìn)行分離來(lái)獲得熔融玻璃塊，并在冷卻的過(guò)程中將該熔融玻璃塊成形為預(yù)成形件，其中，構(gòu)成預(yù)成形件的玻璃使用折射率(n
文檔編號(hào)C03B11/00GK101029938SQ200710005610
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2007年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月2日
發(fā)明者林和孝 申請(qǐng)人:Hoya株式會(huì)社