CN1100071A

CN1100071A - 生产精密玻璃制品的方法

Info

Publication number: CN1100071A
Application number: CN94106910A
Authority: CN
Inventors: 大森正树; 田中弘江; 中田耕平; 久保裕之; 中川伸行; 余语瑞和; 执行勇
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-05-31
Filing date: 1994-05-31
Publication date: 1995-03-15

Abstract

本发明提供一种以熔化玻璃生产精密玻璃制品的方法，包括如下一系列步骤：以接收模具接收预定量的熔化玻璃，其从一熔化炉的玻璃出口流出；将该接收模具以及其上接收的预定量的熔化玻璃送入一个置换室；在该置换室中将熔化玻璃预成型至预定形状；将置换室内部抽真空；对置换室充入非氧气体；在与置换室相通并维持非氧气氛的一个模压室内，压制所要求形状的精密玻璃制品。

Description

本发明涉及生产精密玻璃制品的方法，更具体地涉及一种方法，通过模压步骤的一系列步骤，由熔化玻璃直接模压出高精度玻璃制品，例如一种非球面透镜。

为了生产例如光学元件等高精度玻璃制品，人们最近对一种方法产生兴趣，即，通过再加热，软化玻璃材料，并在模具中直接压制该软化的玻璃;而不是传统的方法，即研磨、抛光玻璃。

在这种精密玻璃制品的压模方法中，通常按如下步骤进行：以模压件对软状态玻璃材料进行压模操作，该模压件由上模、下模组成，压模操作在非氧气氛中进行，从而使模压件模面形状转移给该玻璃材料，然后在模具中冷却该模压制品，以便在预定温度或更低温度下将模制品与模具分开。

在这种方法中使用的玻璃材料为一玻璃块，其具有所需形状（玻璃予形），具有由研磨，热处理或化学处理得到的光滑表面，或者，这种玻璃块没有表面缺陷，由熔化玻璃得到，并且，以例如球形、平板状等各种形式直接用于模压。

然而，在传统方法中，玻璃材料被予成形，然后再加热并进行压模，该予成形及压模工艺分开进行。因此，即使玻璃块具有要求的形状，通过热变形由熔化玻璃得到，该熔化玻璃从熔化炉的出口流出，并直接地用作模压工艺的玻璃材料，这儿不仅需要时间和人工在予成形之后进行冷却和转运，而且需要清洗和检查步骤以便在模压之前消除外界物质造成的表面缺陷。而且，模压步骤中的再加热需要可观的能量，至极大地损害了生产效率。

为了避免这些缺陷，从熔化玻璃到最终制品的连续生产是理想的。为此，日本已公开专利No.3-45523提出了一种光学元件生产方法，其中，从熔炉流出的熔化玻璃被非氧气氛中的第一热工作夹具接收，然后，一个第二热工作夹具接触熔化玻璃，然后翻转，通过热变形，一予定的玻璃予形被形成在热工作夹具上，之后在模具中进行压制。

然而，为了实现上述理想的生产，该方法还有一些问题有待解决：

（1）下述问题出现在放置玻璃熔化炉，特别是其玻璃出口于非氧气氛中。因为玻璃出口温度必须维持较低，以便停止玻璃流动，直到开始玻璃的排卸，接近出口处存在的玻璃材料不能被容易地玻璃化，或者，即使它已被玻璃化，它将含有大量气泡和有色条纹，这是由于该位置缺少搅动。因此，由出口开始排出的玻璃不可能得到满意的质量。可观数量的玻璃不得不在开始阶段排除。这一排除操作如果是在特定气氛限定的狭窄空间进行，无论自动或手动都将是非常困难的。

而且，如果要玻璃出口维持高温，所要求气氛的空间必须密封，就会使设备变得十分复杂。还有，从玻璃出口流出熔化玻璃会产生大量挥发物质污染特定气氛的空间，而且由于这种挥发物质，玻璃材料最终会被污染，所以产品不能保持高质量。

（2）在特定气氛中将熔化玻璃接收到模具上包含有如下问题：最终出现在气氛中的挥发物质会沉积并污染及模具，在这种气氛中清理模具十分困难。而且，用于接收熔化玻璃的模具被加热至一高温并受到明显损坏。然而，由于模具处于特定气氛下，更换新模具并不容易完成。

本发明可解决以上问题，本发明第一个目的就是提供一种方法生产精密玻璃制品，其可防止特定气氛空间被污染，并可维持玻璃制品高质量，并且，从玻璃熔化开始，以连续工艺实现玻璃模压的高生产效率。

本发明的第二个目的是提供一种方法生产精密玻璃制品，其可简化包括形成玻璃予形在内的一系列步骤，因此改进了生产率，并可防止用于模压的模具的热损坏。

根据本发明，上述目的可通过如下方法达到：一种以熔化玻璃生产精密玻璃制品的方法，其特征在于，该方法包括含模压步骤的如下一系列步骤：以接收模具接收预定量的熔化玻璃，其从一熔化炉的玻璃出口流出;将该接收模具以及其上接收的预定量的熔化玻璃送入一个置换室;在该置换室中将熔化玻璃予成形至预定形状;将置换室内部抽真空;对置换室充入非氧气体;在与置换室相通并维持非氧气氛的一个模压室内，压制所要求形状的精密玻璃制品。

根据本发明，还提供了一种如下的方法：一种以熔化玻璃生产精密玻璃制品的方法，其特征在于，该方法包括含模压步骤的如下一系列步骤：以接收模具接受预定量的熔化玻璃，共从一熔化炉的玻璃出口流出;将该接收模具以及其上接收的预定量的熔化玻璃送入一个置换室;该置换室中将熔化玻璃予成形为预定形状;在所述玻璃预成形步骤的前、后或过程中，将非氧气体充入该置换室;以及，在与置换室相通并维持非氧气氛的一个模压室内，压制所要求形状的精密玻璃制品。

根据本发明，还提供了一种如下的方法：一种以熔化玻璃生产精密玻璃制品的方法，其特征在于，该方法包括含模压步骤的如下一系列步骤：分出预定量的熔化玻璃，其从熔化炉玻璃出口流出，并将该熔化玻璃调节至相应于10⁴-10¹⁰dPa.s玻璃粘度的温度;将所述玻璃送入模具中，模具调节至相应于10¹¹-10¹⁴dPa.s玻璃粘度的温度;以及，以模具压制所述玻璃。

如上所述，从位于大气中的玻璃出口流出的玻璃被接收模具接收，之后被送入维持在非氧气氛中的置换室，并且，在置换室或者在与之相通的模压室的非氧气氛下受到予模压或者模压。从玻璃出口流出的玻璃中散发的挥发物质永远不会带入置换室或模压室;即使这些挥发物质被带入，它们也会被抽真空以及非氧气体的流动所排除。特定气氛空间不会被污染，并且可保持高质量产品，使清理工作降至最低，改进生产效率。特别是，由于抽真空在如下情况进行：玻璃被接收模具接收后，玻璃表面已固体化到一定程度，就可能防止从玻璃内表面产生气泡，并防止挥发物质污染模具，因而保持置换室及模压室内部的清洁。另外，通过利用如下状态，可帮助更换接收模具，在该状态下，为了接收熔化玻璃，接收模具不可避免地要从置换室转到空气中。

玻璃或压模的温度控制得分别相应于（10⁴-10¹⁰）dPa.s或（10¹¹-10¹⁴）dPa.s范围内，并且，要求数量的玻璃块（玻璃滴）从熔化玻璃中被直接地由接收模具接收，或被一个压模接收，对玻璃进行予模压（初步模压）或模压（适当模压），因此，可达到令人满意的模压而不对模具产生热损伤，并且不会由于热收缩，在模制品上产生玻璃皱纹一类的缺陷。

下文结合附图对本发明进行详细叙述。

图1示出本发明所用设备的一个例子;

图2为一侧视图，示出本发明待模制的精密玻璃制品一个例子;

图3为一侧视图，示出本发明待模制的精密玻璃制品的另一个例子;

图4A-4C示出本发明一个实施例的部分工艺步骤;

图5A-5C示出本发明另一实施例的部分工艺步骤;

图6为一图表，示出本发明中由重量自发变形的予模制中的模制工艺的温度控制;

图7为一图表，示出本发明中以模具进行予模制中的模制工艺的温度控制;

图8A-8E示出本发明模制工艺温度控制中一个实施例的步骤;

图9为一横截面图，示出上述实施例的一个模制品;

图10为所述实施例中，以菲佐干涉仪测出的模具表面形状图;

图11A-11E示出本发明模具中温度控制的另一实施例的步骤;

图12为上述实施例模制品的截面图;

图13A-13E示出本发明模具温度控制另一实施例的步骤;

图14为上述实施例模制品的截面图;

图15A和15B为上述实施例中、以菲佐干涉仪测出的模具表面形状图。

下面，参照附图1-7详述本发明第一个实施例。图1示出执行本发明方法的设备的一个例子，其中，熔炉20位于室外，熔解玻璃材料，被熔化的玻璃23经过设在熔炉20底部的一个管子21向下流到一个出口22。绕熔炉20及管子21，设有一个加热器（未示出）熔化玻璃材料并调节流出出口22的玻璃的温度。

出口22的下方设有一个置换（交换）室10，经一闸阀18连向模压室11，室11又经一闸阀19连向一脱模室12。置换室10设置有一个接收模具1，当其从室10伸出时，直接位于出口22的下方，并且，室10还包括一个室体13;一个室盖14，用于开启室体（通向大气）或密封室体。

室体13侧面设有一个入口缸32;底部设有一驱动缸35，用于升高或降低接收模具1;以及，缸32、35的汽缸轴33、36通过橡胶密封环62、63插入置换室10。在轴36端部装有接收模具1，其通过一加热器51维持一个预定的温度，例如该温度为，使玻璃粘度处于10⁸-10¹²dPa.s范围。

如图示，由出口22流出的熔化玻璃由接收模具1容留，并且由玻璃的热变形形成一个玻璃块24。这时汽缸35开始降低轴36，模1及玻璃块24一起被带到室10中。之后室盖14沿方向A关闭到密封圈61上。故置换室10维持在气密状态，并由适当的抽吸装置对其抽真空。之后供入非氧气体，以便在室10内部维持非氧气氛。缩入室10之前，大部分含于玻璃中的挥发物从玻璃块24排出，到空气中。然而，即使已带入室10，通过抽真空，仍会有挥发物被排到室10外。

具有象透镜凸出外表面形状的玻璃块24被予制成要求的形状，是仅仅通过热变形（静重变形），在图6所示温度条件下，供非氧气体（氮）至室10，之后，当氧浓度降至一预定水平，闸阀18打开。然后，进入室10的玻璃块24被轴33端部的吸爪34吸住，缸32启动将块24从室10移入模压室11中。

此外，如果具有象透镜凸表面形状的块24，不能通过热变形（静重变形）被予制成所需形状，则通过如下方式进行机械予制。在这一实施例中，室盖14提供在外侧，带有一个予制缸30，它的轴31通过一个橡胶密封圈69捆入替换室10，并且，一个予制上模具2结合有加热器52，装在轴31端部。

盖14关闭之后，在图7所示温度条件下开始以上模具2进行予制（予模压）。接着抽真空，置换气体。其后以上述相同方式，打开闸阀18，之后予制的玻璃块24被设在轴端33的吸爪吸住，启动汽缸32，将块24从替换室10移入模压室11。

设有加热器53控制室10内温度，维持非氧气氛处于适宜温度。

模压室11在气密的室体15中设有主模压模具，并与外界气密封。该模压室体15在其上、下部设有一个上模压缸37和一下模压缸39，用于精密模制，它们的缸轴38，40通过橡胶密封圈插入室11。在轴38的下部装有一罩7用于开、关上模具3，在轴38、40间设有一个柱形模具5，以及，一个上模3、下模4可滑动地插入模5的一个垂直孔。

当压模运行时，上模3可由汽缸37、通过轴38的端部加压，并且，上模3也能用罩7，通过其上部的法兰被升高。下模4被装在模5下部上的底板6支撑，并装设得在其内部可垂直运动。柱形模5还装有上模加热器54、下模加热器55，用以调节上模3、下模4的温度。

从室10通过吸爪34移入的玻璃块被放在下模4上，并被下降的上模在所要求的温度、压力下压制。模具以及玻璃模制品的温度和压力根据图6、7所示控制。在这一操作中，相同的非氧气氛维持在室11的室体15中。

类似室10，脱模室12包括一个室体16、室盖17，并且，室体16在其底部，侧部设有一台式驱动缸41和脱模缸44，它们的轴42、45通过橡胶密封圈67、68插入室12。室12内部，一个用于接收模制品的台43装在轴42端部。并且，轴45在其端部设有吸爪46用于吸住下模4上的模制品，并通过缸44的轴45的运动将其放于台43。

在盖17及室体16的孔之间，设有橡胶密封圈66，以便当盖17关闭时得到气密状态。与室体13相似，室体15和16也设有真空抽吸装置（未示出）、排气孔以及供给氛围气体的装置（未示出）。其中，玻璃块24仅通过热变形（静重变形）予制，上模2、汽缸30以及缸轴31在室10中是不必要的。

例1：

本发明的方法将通过数据以具体例子进行详细说明。下面将说明一个模制精密玻璃制品（新月形凹透镜）的工艺，如图2所示，该制品有效直径13mm，外径约17mm。对于压模，所用玻璃材料粘度特性为：1040℃时，粘度为10Pa.s;580℃时，粘度10^8.2Pa.s;515℃时，粘度10¹¹Pa.s以及465℃时，粘度10¹⁴Pa.s。

首先，将所述玻璃生料投入熔炉20并于其中变为玻璃，之后搅拌之以产生均匀玻璃23，之后玻璃23被引入管道21，其温度调至相应于玻璃粘度10Pa.s的相应温度。

闸阀18、19关闭，压模室11及脱模室12通过真空进行气体置换，之后供入氮气作为非氧气体。并且，柱形模具的加热器54、55通电，以加热上模3、下模4、至相应于玻璃粘度为10^8.5Pa.s的温度。

接收模1，如需要时，予制上模2被加热器51、52加热至相应于玻璃粘度为10¹²Pa.s的温度。

之后，开启室盖14，汽缸35启动，运动模1至出口22的正下方。然后，如图4A所示，玻璃被熔化流出出口22并由模1接收，并且，一个预定量的熔化玻璃块通过静重变形形成于模1上，接着，降低轴36，盖14关闭，予制缸30马上启动，通过上模2在500N压力下在模1上予制该玻璃块，从而得到了有所要求形状的玻璃材料24（图4B）。

予制之后，当玻璃表面达到相应于10⁶Pa.s粘度的温度或更高温度时，替换室10抽真空10秒，然后，供入非氧气体（氮）5秒钟。接着闸阀18开启，缸32启动伸出轴33，从而带动吸爪34至予制玻璃料24a上方一个位置。之后轴36启动，使料24a被爪34吸住，轴36向下收缩。缸32进一步动作使轴33运动料24a至模压室11，并置其于下模4上（在这一状态，玻璃粘度为10⁹Pa.s而上模3下模4维持在相应于10^8.6Pa.s粘度的温度）。随后轴33回返，闸阀18关闭。

在模压室11中，缸37启动以降低上模轴38，并且一个5000N的压力施加到上模3，直至法兰下表面完全接触模5上表面为止，从而模制出所要求的精密玻璃制品。

接着，制得的玻璃制品在上述状态在模压室11中冷却，在该状态下，即模3法兰下表面接触模25上表面，冷却期间，下模缸39启动，以通过轴40以3000N的压力向上压下模4，以使下模4紧随模制玻璃产品24b的收缩。

接着，当玻璃达到相应于10⁴Pa.s的温度，由下模缸39的加压停止，上模缸37随后立即向上动作以举高上模，该举高系通过固定在上模轴38上的罩7举高其法兰达到。

随后闸阀19开启，脱模缸44启动以运动设在轴45上的吸爪46，至下模4上方某一位置，从而吸住制得的玻璃24b，接着，缸44返回到台43上方一个地方，并且台驱动缸41启动到台43接触玻璃制品24b下表面的位置。在此位置，法兰46的抽吸操作停止。当模制玻璃24b被支撑在台43情况下，缸41启动以向下运动轴42，并且轴45缩回至图1所示的收缩位，其时模制玻璃24b被支撑着。这时阀19关闭，而室盖17开启，并且模制玻璃24b通过适当的处理机构从脱模室12中取出。接着盖17关闭，室12内部被非氧氛通过前述工艺所置换，以准备下一脱模操作。

经过连续重复上述模制操作100次左右，制得的精密玻璃制品外观未出现任何不正常，其精密表面也十分满意，其表面的象散和轮廓图仅有一个牛顿土环或更少，并且，此时模具1、2、3和4未显示出有任何挥发物质的沉积，并处于可继续模制操作状态。

比较例1

为了比较本发明与现有技术的操作，上述例子1的予制操作以相同设备进行再生产，然而下面的工艺中不含抽真空及引入气体步骤。这种情况下，经过约30个回合，模具1和2就沉积上了挥发物并不再能提供有满意外观的玻璃制品。

而且，当气体置换在替换室中玻璃粘度为10⁸Pa.s下进行时，玻璃材料24a出现大量产生于玻璃内部的气泡，并因之不能用于模制。

例2

下面参照图1-5以数据说明一个具体例子，用例1中的相同玻璃材料形成图3所示的有效直径12mm、外径约16mm的双面凸透镜。与例1中相同的步骤将不再解释。本例中，当阀18、19关闭时，模压室11内面及脱模室12进行抽吸真空，之后充入非氧气体（氮）。并且上模加热器54、下模加热器55通电，将模3、4加热至相应于玻璃粘度为10^8.5Pa.s的温度。

使粘度为10Pa.s的熔化玻璃从出口22流出，如例1，玻璃块24被模1接收，之后放入替换室10，之后室盖14关闭。接着，以氮气流在室10中，将模1加热至相应于10⁸Pa.s玻璃粘度的一个温度，并且室10中的加热器53通电，加热围绕玻璃块24的氛围气至一相应于10⁴Pa.s玻璃粘度的温度。在这种加热操作及包含在块24中的热作用下，它进一步为静重热变形至一更平状态，接近图5B所示粘密玻璃制品24d，从而得到一所要求形状的玻璃材料24c。

接着关断加热器53，当玻璃材料24c冷却到相应于10⁴Pa.s粘度的一个温度时，替换室10进行抽真空，并引入氮气，如例1所述，经过这样一个气体置换后，玻璃材料被例如上述的吸爪从接收模1拿开，然后，从室10传到室11，放到加热至相应于10^8.5Pa.s粘度的温度的下模4上，并且，在模3、4间经受4500N、60秒的压模加工。之后，冷却模制品24d，用2000N压力使下模4跟随模制品的收缩。接着，如例1所述的相同方法，相同温度，通过脱模室，从模压室中取出精密玻璃制品。所得到的结果与例1相同。

例3

下文参照图1和图4A-4C说明一个如例1中所用相同材料，制成一个有相同形状透镜的不同工艺方法。如例1，闸阀18、19关闭之后，室11内部及室12进行抽真空，然后引入非氧气体，上模加热器54和下模加热器55通电，将上、下模3、4加热至相应于10^8.2Pa.s玻璃粘度的一个温度。

当玻璃在炉中熔化之后，使该粘度为10^8.2Pa.s的熔融玻璃从出口22流出，玻璃块24由模1接收，并如例1引入置换室10，盖14关闭后，块24在置换室10氮气流中用模2进行予模压。在室10中，加热器51、52通电，加热模具和玻璃材料，使接收模1和上模2被加热至相应于10⁹Pa.s玻璃粘度的一个温度。

即使予模压之后，供到室10中的氮气被继续，同时维持电力加热，以避免过份冷却。当氧浓度达到5PPm或更低时，氮气供应停止。然后，阀18开启，予模压玻璃材料24a从置换室10的模1转移到模压室11的下模4，如例1所述。在这一状态，玻璃处于相应于10⁸Pa.s粘度的一个温度。压模操作在4500N压力下进行45秒，在冷却步骤中，下模4通过模具-玻璃间的粘接力而可跟随玻璃材料24a的收缩。接着，在相应10¹²Pa.s粘度玻璃温度下，模具打开，模压的玻璃制品24b以例1中相同的方式取出。所得结果象例1一样令人满意。

例4

本例示出以例1相同材料制造与例2相同形状透镜，但与例2不同方法的工艺。这一工艺将参照图1和图5A-5C进行详细说明。象例1一样，当阀18、19关闭后，模压室11内部及脱模室12进行抽真空，并充入非氧（氮）气体。同时，上模加热器54及下模加热器55通电，将上、下模3、4加热至相应于10^8.2Pa.s玻璃粘度的温度。随后类似例1，玻璃熔融之后，使粘度为10^8.5Pa.s的熔融玻璃流出出口22，玻璃块24由模1接收，并引入置换室10。盖14关闭后，接收模1在充入室10氮气中被加热至相应于10⁷Pa.s粘度的温度，并且室10的加热器53同时充电，加热绕块24的氛围气至相应于10⁴Pa.s粘度的温度。由于这一加热及含在玻璃块24中的热量，块24进一步由静重引起热变形，达到与精密玻璃制品24b更接近的较平形状，如图5B所示，从而予成形玻璃材料24a。当室10中的氧浓度达到5PPm或更低，停止供氮，开启阀18，予制玻璃24a从室10，以类似例1方式被转入模压室中的下模4。在这一状态，玻璃材料处于相应10⁷Pa.s粘度的温度。模压在3000N压力下进行30秒，在接着的冷却步骤中，下模4被加上2000N压力，玻璃粘度维持在（10¹⁰-10^12.5）Pa.s，以使下模4跟上料24a的收缩。接着，模具在相应于10¹³Pa.s粘度的温度下被打开，例如1中一样，取出精密玻璃制品所得到的结果与例1一样令人满意。

在前述例子中，置换室10均直接位于玻璃出口22下方，但，也可将室10不这样放，而是从室10中斜向延伸接收模1至出口22下方一个位置。这样，也可能提供多个模压设备给一个熔化炉，将熔化玻璃顺序供向这些模压设备的接收模，从而提高产量改进生产率。

下面参照图8-15对本发明的玻璃料（予制）模压操作中，对料及模的温度控制的一个例子进行详细说明。这一工艺包括步骤（A）：在相应于10^-2-10⁴dPa.s粘度的温度下，从熔化炉接收预定量的熔化玻璃;步骤（B）调节上述玻璃温度至相应于10⁴-10¹⁰dPa.s粘度的温度;步骤（C）：将所述玻璃供至温度调节到相应于10¹¹-10¹⁴dPa.s玻璃粘度的模具上，步骤（D）：用所述模具对玻璃进行模压。

如果需要，还包括步骤（E）：模压之后，将模压玻璃制品从模具中脱出，此时玻璃温度相应于10¹⁰-10¹³dPa.s粘度;步骤（F）冷却模压玻璃制品，温降率至少为10℃/分，起码冷至相应于10¹⁴dPa.s粘度的温度，由于已脱模的玻璃制品粘度，仍然可能由于重量而变形，步骤（F）为模具外进行，以防止这种变形。

下面对步骤（A）-（F）的最佳实施例进行说明。步骤（A）中，从玻璃在熔化状态，取出温度相应于10^-2-10⁴dPa.s粘度的要求量的玻璃，并且，在玻璃从熔炉出口流下情况，可在该出口附近设置温控机构，来控制滴落的熔化玻璃在上述温度区域。温度最好相应于10^1.6-10^2.6dPa.s玻璃粘度区域。

步骤（B）中，取出的玻璃温度被调至相应于10⁴-10¹⁰dPa.s粘度区域，这一温度调节可通过例如当玻璃从出口落下时吹过冷却气体而达到。该温度最好相应于10⁶-10⁸dPa.s粘度，10⁷-10⁸dPa.s则最佳。

步骤（C）中，如此温控的玻璃被放入压模，压模温度调节至相应于10¹¹-10¹⁴dPa.s玻璃粘度的温度，该温度最好是相应于10¹¹-10¹³dPa.s，粘度而10^11.2-10¹²最佳，模具和玻璃的温度差最好为至少一个相应于10³dPa.s粘度的温度。

步骤（D）中，玻璃在一施加到模具的负载下加压，这一模压最好通过维持模具表面紧压玻璃，进行起码在玻璃要求形成精密形状处紧密接触。

步骤（E）中，模压玻璃在温度相应于10¹⁰-10¹³dPa.s粘度时从模具脱出。如果在压模过程中，由于热量移除至模具，玻璃达到这一温度，则玻璃可被分别地从所有模压面取出。这一温度最好是相应于10^10.5-10^11.5dPa.s粘度。

步骤（F）中，脱模的玻璃被冷却，其冷却率为至少10℃/分，温度至少冷至相应于10¹⁴dPa.s粘度，并且所述冷却可通过例如冷却气体达到。

本发明应用的压模模具最好事先根据模具-模制品之间形状的不同作好校正，这些决定于温度、压力、冷却率等模压条件以及玻璃制品形状，这样可以保证理想的模压精度。这些数据设定及温度区控制自然是根据所用玻璃的种类及成份考虑决定的。

例5：

为了理解上述模压工艺，图8A-8E示出作为例子的压模结构，其中示有玻璃熔炉101;熔融状态的光学玻璃材料102（SK12;Ohara光学公司制）;排出管103;排出口103a;一玻璃予成形104;冷却气体105;下模106;上模107;释放板108;熔化玻璃制品109;以及柱形模110。

在这一例子中，出口103a按图8A进行温控，控制滴出的玻璃104温度为1180℃（相应于粘度10^2.1dPa.s），并得到850mm³的玻璃料滴。如此得到的玻璃予形104a，在下滴过程中被气体105冷却到750℃（相应于10^5.8dPa.s粘度），并被送到下模106，如图8B示，下模106和上模107事先被控制在温度580℃下（相应于玻璃粘度10^11.3dPa.s）。

紧接送玻璃到模具之后，一个2000N的压力施加20秒钟，如图8C所示。操作中与模具接触的玻璃表面温度瞬时降至604℃，即低于模腐蚀温度。此后玻璃予形被变形并被上、下模带走热量，并在模压操作结束时达到590℃（相应于玻璃粘度10^10.8dPa.s）。

模压操作之后，上模107如图8D示升高，与之相连的释放板108用于分离压制的透镜109及下模106。如果透镜维持粘在上模107，透镜109可用图8E所示的柱形模110从上模107分开。随后取出透镜并且，例如使用冷却气体对其进行冷却，在两分钟内冷至485℃（相应于玻璃粘度10^15.5dPa.s），此时不会再发生由玻璃重量产生的变形。

由这一例子得到的球形凹透镜（参见图9）象散及表面轮廓图有0.5牛顿环或更少，其曲率径向分量有两个牛顿环或更少。

本发明所用上、下模106、107的曲率半径为30.11mm，其中心区比周边区表面轮廓图有较小曲率半径，如图10所示（以一菲佐干涉仪测量）。用没有这样轮廓图的模具制得的透镜将会有不理想的轮廓图，所用模具事先已被校正以避免这种不理想的表面轮廓图。

例6

图11A-11E示出本例步骤，图12示出本例生产的较小直径正透镜的形式，以确认尺寸转移的精密性。玻璃材料与例5相同。图11A所示玻璃112从出口111a滴下，其温度控制在1320℃（相应于10^1.6dPa.s粘度）并且呈25mm³滴液，由此得到的玻璃予形112a在下滴过程中由加热气体113控制至840℃（相应于10^4.4dPa.s粘度）。与例5相比，之所以使用加热气体，是因为玻璃予形112a较小，在其被送到模具之前温度会变得太低。

如此得到的玻璃予形104a如图11B所示被送入下模114，下模上模106、107被事先加热至580℃（相应于10^11.8dPa.s粘度）。

紧随玻璃送入模具之后，一个500N的压力施加10秒，如图11C示，在模压中与模具接紧的玻璃表面被瞬时冷到616℃，低于模蚀温度。随后玻璃予形被上、下模变形并带走热量，故其在模压操作结束时被冷至595℃（相应于10^10.8dPa.s粘度）。

压模操作过后，如图1D所示，上模115升高，与之相连的释放板116用于将模制透镜117从下模114分开。如果这时透镜继续粘住上模115，则可通过柱形模118将其分离，如图11E所示。接着取出透镜，并使用例如冷却气体对其冷却，在2分钟内冷至485℃（相应于10^15.5dPa.s粘度），这时已不再会由重量引起变形。

由本发明得到的较小直径正透镜（参见图12）的象散和表面轮廓图为0.5牛顿环或更少，并且有令人满意的曲率径向分量精度，为2牛顿环或更少。

本例中，上、下模114、115半径分别为3.512mm和7.024mm，不象例5，要校正表面轮廓图，因为正透镜不产生表面轮廓图，而可能伴有曲率半径变化，除非诸如温度、压力、冷却率等模压条件被极大地改变。

例7

图13A-13E示出本例步骤，图14示出本例生产的新月形透镜，以证实形状转移精度。本例所用玻璃材料与例5相同。如图11A所示，玻璃从出口119a滴下，其温度控制在1120℃（相应于10^2.3dPa.s玻璃粘度），得到玻璃液滴1430mm³，如此得到的玻璃予形120a在下滴过程中被冷却气体冷却至700℃（相应于玻璃粘度10^7.1dPa.s），并被送至下模122，如同13B示。下模及上模122、123被予先加热到570℃（相应于10^11.7粘度）。

紧随玻璃送入模具之后，一个4000N的压力施加30秒，如图13C所示。在模压过程中紧接模具的玻璃表面被瞬时冷却到588℃，低于模蚀温度。接着玻璃予形被上、下模变形并带走热量，所以其在模压操作结束时温度达到585℃（相应于10¹¹dPa.s粘度）。

模压操作之后，上模123升起，如图13D所示，与之相连的释放板124用于将透镜125从下模分开。这时如果透镜继续粘在上模123，则可用柱形模126将透镜从上模分开，如图13E所示，然后，透镜被取出，并由例如气体在2分钟内冷却485℃（相应于10^15.5dPa.s粘度），此时不会再发生由玻璃重量产生的变形。

由本例得到的新月形透镜（参见图14）的象散和表面轮廓为0.5牛顿环或更少，其曲率径向分量粘度令人满意：2牛顿环或更少。

本例中所用上、下模122、123的曲率半径分别为112.04mm及57.04mm，表面轮廓图中边缘区曲率半径比中心区的较小（以菲佐干涉仪测得），如图15A、15B所示。以不具这种表面轮廓图的模具进行模压，将产生模制透镜有一表面轮廓图，并且，模具事先被校正，以避免这种现象。

如上所述，本发明提供一种方法生产精密玻璃制品，使用熔化玻璃，以一系列包括模压的步骤完成：接收模接收;预定量的熔化玻璃从熔炉出口流出;将接收模及其上接收的一定量的熔玻璃送入置换室;在该置换室中予制该熔化玻璃至一预定形状;维持置换炉内气密状态，并抽取真空;非氧气体引入该置换室;在一与置换室相通的压模室中非氧气氛下将玻璃压制成预定形状。同时也提供了一种方法，包括：以一个接收模接收，预定量的熔化玻璃从熔炉出口流出;将接收模及其上所接收的一预定量的熔玻璃送入一个置换室;在置换室中将熔玻璃予成形为预定形状;在上述制备熔化玻璃的前、后或过程中，将非氧气体充入置换室;在与置换室相通的压模室中非氧气氛下压制所要形状的精密玻璃制品。这样就可能防止由于从玻璃出口流出的玻璃产生的挥发物质造成例如置换室或模压室等模压设备内部的污染。同时，从熔化玻璃到精密玻璃制品的连续生产方法允许有效地利用熔化玻璃的热能，并实现高效率的连续模压操作。

而且，本发明还提供了一种方法，由熔化玻璃生产精密玻璃制品，其方法包括模压的一系列步骤：从熔化炉流出口流出的熔化玻璃被分出预定数量并调节至相应于10⁴-10¹⁰dPa.s玻璃粘度的温度;将所述玻璃送入温度调节至相应于10¹¹-10¹⁴dPa.s粘度的模具;以及用该模具压制所述玻璃。从而使得可能在模压操作时防止热损坏或模制产品的损坏，并且，即使在较短的模压周期下也可延长模具的使用寿命，并经济地生产高精度模制光学玻璃产品。

Claims

1、一种以熔化玻璃生产精密玻璃制品的方法，其特征在于，该方法包括含模压步骤的如下一系列步骤：以接收模具接收预定量的熔化玻璃，其从一熔化炉的玻璃出口流出；将该接收模具以及其上接收的预定量的熔化玻璃送入一个置换室；在该置换室中将熔化玻璃予成形至预定形状；将置换室内部抽真空；对置换室充入非氧气体；在与置换室相通并维持非氧气氛的一个模压室内，压制所要求形状的精密玻璃制品。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于，置换室的抽真空在如下时间进行，即当玻璃表面达到相应于10⁵dPa.s玻璃粘度的温度或更高时进行。

3、一种以熔化玻璃生产精密玻璃制品的方法，其特征在于，该方法包括含模压步骤的如下一系列步骤：以接收模具接受预定量的熔化玻璃，其从一熔化炉的玻璃出口流出;将该接收模具以及其上接收的预定量的熔化玻璃送入一个置换室;在该置换室中将熔化玻璃予成形为预定形状;在所述玻璃予成形步骤的前、后或过程中，将非氧气体充入该置换室;以及，在与置换室相通并维持非氧气氛的一个模压室内，压制所要求形状的精密玻璃制品。

4、根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于，置换室内进行予成形，系使用接收模具，其上支撑有熔化玻璃，以及一个与之相对的上模具。

5、根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于，置换室内的予成形系由调节接收模具和置换室模压气氛的温度完成，利用与接收模具相接触的玻璃表面相对的另一表面的表面张力，使熔化玻璃形成基本球形形状。

6、根据权利要求1-5中任一项的方法，其特征在于，在维持非氧气氛的模压室内压制一精密玻璃制品的步骤包括：加热所述模具至一预定温度;将予成形玻璃从置换室送入模压室，并将其放于所述模具中的一个下模上;对所述模具中的一个上模加压，来对玻璃进行模压;当模压的玻璃留在模压室内时，对其进行冷却;以及，从模具上分开模压的玻璃制品，冷却其至要求温度，并将其从模压室取出。

7、根据权利要求6的方法，其特征在于，当玻璃还处于模压室内的进行的冷却步骤中，包括一个步骤，即在冷却过程中，要使玻璃适配模具。

8、根据权利要求7的方法，其特征在于，使玻璃适配模具的步骤为，施加一个所需的压力到模具上。

9、根据权利要求7的方法，其特征在于，使玻璃适配模具的步骤为，由玻璃和模具间的相互粘接力实现的步骤。

10、一种以熔化玻璃生产精密玻璃制品的方法，其特征在于，该方法包括含模压步骤的如下一系列步骤：分出预定量的熔化玻璃，其从熔化炉玻璃出口流出，并将该熔化玻璃调节至相应于10⁴-10¹⁰dPa.s玻璃粘度的温度;将所述玻璃送入模具中，模具调节至相应于10¹¹-10¹⁴dPa.s玻璃粘度的温度;以及，以模具压制所述玻璃。

11、根据权利要求10的方法，其特征在于，还包括一个取出该熔化玻璃的步骤，即，在相应于10^-2-10⁴dPa.s玻璃粘度的温度下，使玻璃流出熔炉出口。

12、根据权利要求10或11的方法，其特征在于，还包括如下步骤：玻璃在模具中模压之后，当该模压的玻璃制品在相应于10¹⁰-10¹³dPa.s玻璃粘度的温度时，将其从模具中取出;以及，对这样取出的模压玻璃制品进行冷却，其温度梯度不小于10℃/分，冷却到比相应于10¹⁴dPa.s玻璃粘度的温度为低的温度。