CN102603160B - 玻璃成形体的制造方法及光学元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种玻璃成形体的制造方法及光学元件的制造方法。本发明提供了使玻璃成形体的制造速度高速化从而提高大量生产能力的玻璃成形体的制造方法。本发明的玻璃成形体的制造方法通过将熔融玻璃块在冷却的过程中进行成形来制造玻璃成形体，其特征在于，从连续流出的熔融玻璃相继分离出相同质量的熔融玻璃块，循环使用同步移动的多个成形模具对所述熔融玻璃块进行成形，从而获得玻璃成形体，然后，(1)对得到的玻璃成形体施加风压，将其从成形模具中吹飞，并将吹飞的成形体容纳到液体中，或者，(2)对得到的玻璃成形体施加风压，将其从成形模具中吹飞，并用具有凹进部的檐槽形通路承接吹飞的成形体，使所述成形体一边在所述凹进部内移动一边冷却，或者，(3)吸引并容纳所得到的玻璃成形体，或者，(4)对得到的玻璃成形体施加风压，将其从成形模具吹飞，然后吸引并容纳被吹飞的成形体。

Description

玻璃成形体的制造方法及光学元件的制造方法

本分案申请是申请号为200710087269.8、申请日为2007年3月21日、申请人为HOYA株式会社的发明专利的分案申请，该发明专利申请的发明名称为“玻璃成形体的制造方法及光学元件的制造方法”。

技术领域

本发明涉及从熔融玻璃连续地制造玻璃成形体的方法、以及对通过该方法得到的玻璃成形体进行精密模压成形而制造光学元件的方法。

背景技术

作为在保证高生产率的基础上大量生产非球面透镜等加工较费功夫的光学元件的方法，公知有精密模压成形法。该方法对模压成形模具的成形面进行高精度的加工，并将被称为预成形件的玻璃素材在加热的状态下模压成形，从而在成形玻璃整体的形状的同时将成形面精密地转印到玻璃上。

上述预成形件是使用符合光学元件所要求的光学特性的玻璃而制作的。预成形件的制造方法有：将熔融玻璃流入铸模中来进行成形，并对所得的成形体进行切割、磨削、研磨的方法；从流出的熔融玻璃分离出相当于一个预成形件的量的熔融玻璃块，并将所得的熔融玻璃块在冷却的过程中成形为预成形件的方法。后一个方法具有能够从熔融玻璃直接制作出预成形件的优点，该方法例如在专利文献1中被公开。

专利文献1：日本专利公报特开2003-40632号公报。

发明内容

尽管从熔融玻璃块直接成形预成形件的方法是大量生产能力优异的方法，但近年来随着以安装到数字摄影设备或便携式电话等上的透镜为主的光学元件的需求的扩大，要求进一步提高预成形件的大量生产能力。

为此，最好从连续流出的熔融玻璃相继分离出熔融玻璃块，并且缩短分离间隔以提高生产能力。相继分离的熔融玻璃块是通过循环的多个成形模具而被依次成形为玻璃成形体的，此时，将多个成形模具以规定间隔配置在转台的圆周上，并使该转台进行交替地重复固定角度的旋转与停止的分度旋转，由此将多个成形模具同步地依次移动到确定的停留位置上。

熔融玻璃向成形模具的供应和玻璃成形体从成形模具的取出最好在成形模具停留的时刻进行，但由于成形模具同步移动，所以必须同时进行熔融玻璃向成形模具的供应和玻璃成形体从成形模具的取出。

当使用机器人从转台上的成形模具取出玻璃成形体时，机器人的操纵器必须在下一个成形模具被运送到取出位置之前的期间内完成以下的操作，即：(1)接近停留当中的成形模具上的玻璃成形体，(2)保持成形体，(3)在成形模具开始移动之前取出成形体，(4)将成形体移送到下一个工序，(5)释放对成形体的保持，(6)为进行下一次的取出而返回到初始位置。

然而，如果为了提高生产能力而进一步缩短熔融玻璃块的分离间隔，则与熔融玻璃块的分离间隔相比，用于取出成形体的上述(1)～(6)的操作时间相对变长，从而导致机器人的操作赶不上下一个成形体的取出。如此，玻璃成形体的取出工序成为限制速度(律速)，从而限制了成形体制造工序整体的高速化。

本发明是为了解决上述问题而作出的，其目的在于，提供一种提高玻璃成形体的制造速度从而提高大量生产能力的玻璃成形体的制造方法，以及由通过该方法获得的玻璃成形体制造光学元件的方法。

为了解决上述问题，本申请的发明人经过专心研究之后，发现了在玻璃成形体的制造工序中，通过对得到的玻璃成形体施加风压从而将其从成形模具中吹飞，然后对吹飞的成形体实施特定的处理，或者吸引并容纳所得到的玻璃成形体，能够缩短取出玻璃成形体所需的时间，发明人根据此发现，最终完成了本发明。

即，本发明提供了如下方案：

(1)一种玻璃成形体的制造方法，通过将熔融玻璃块在冷却的过程中进行成形来制造玻璃成形体，其特征在于，

从连续流出的熔融玻璃相继分离出相同质量的熔融玻璃块，

循环使用同步移动的多个成形模具对所述熔融玻璃块进行成形，得到玻璃成形体，

对得到的玻璃成形体施加风压，将其从成形模具中吹飞，并将吹飞的成形体容纳到液体中(以下称之为本发明的第一玻璃成形体的制造方法)。

(2)一种玻璃成形体的制造方法，通过将熔融玻璃块在冷却的过程中进行成形来制造玻璃成形体，其特征在于，

从连续流出的熔融玻璃相继分离出相同质量的熔融玻璃块，

循环使用同步移动的多个成形模具对所述熔融玻璃块进行成形，得到玻璃成形体，

对得到的玻璃成形体施加风压，将其从成形模具中吹飞，并用具有凹进部的檐槽形通路承接吹飞的成形体，使该成形体一边在所述凹进部内移动一边冷却(以下称之为本发明的第二玻璃成形体的制造方法)。

(3)如方案(2)所述的玻璃成形体的制造方法，其中，将一边在所述檐槽形通路的凹进部内移动一边冷却的所述玻璃成形体容纳到液体中。

(4)一种玻璃成形体的制造方法，通过将熔融玻璃块在冷却的过程中进行成形来制造玻璃成形体，其特征在于，

从连续流出的熔融玻璃相继分离出相同质量的熔融玻璃块，

循环使用同步移动的多个成形模具对所述熔融玻璃块进行成形，得到玻璃成形体，

吸引并容纳所得到的玻璃成形体。(以下称之为本发明的第三玻璃成形体的制造方法)。

(5)一种玻璃成形体的制造方法，通过将熔融玻璃块在冷却的过程中进行成形来制造玻璃成形体，其特征在于，

从连续流出的熔融玻璃相继分离出相同质量的熔融玻璃块，

循环使用同步移动的多个成形模具对所述熔融玻璃块进行成形，得到玻璃成形体，

对得到的玻璃成形体施加风压，将其从成形模具中吹飞，然后吸引并容纳被吹飞的成形体。(以下称之为本发明的第四玻璃成形体的制造方法)。

(6)一种光学元件的制造方法，其特征在于，对通过上述方案(1)至(5)中任一项所述的方法制造的玻璃成形体进行精密模压成形。

发明效果

根据本发明，能够提供使玻璃成形体的制造速度高速化从而提高大量生产能力的玻璃成形体的制造方法，以及用通过该方法得到的玻璃成形体制造光学元件的方法。

附图说明

图1是本发明中使用的玻璃成形体的制造装置的一个例子的示意图；

图2(a)～(c)是本发明中使用的成形模具的一个例子的示意图；

图3是玻璃成形体的制造方法的一个例子的示意图；

图4是玻璃成形体的取出方法的一个例子的示意图；

图5是玻璃成形体的取出方法的一个例子的示意图；

图6是玻璃成形体的取出方法的一个例子的示意图；

图7是玻璃成形体的取出方法的一个例子的示意图；

图8是玻璃成形体的取出及容纳方法的一个例子的示意图；

图9是玻璃成形体的取出及容纳方法的一个例子的示意图；

图10是玻璃成形体的取出及容纳方法的一个例子的示意图；

图11是玻璃成形体的取出及容纳方法的一个例子的示意图；

图12(a)～(c)是玻璃成形体的制造方法的一个例子的示意图；

图13是在本发明的实施例中使用的铂合金制喷嘴的示意图。

标号说明

1转台

2成形模具

3玻璃成形体

4气体喷射装置

5吸引管嘴

6液体

7凹进部

8檐槽形通路

9容器

10吸引装置

11吸引口

12导管流出口

具体实施方式

在本发明的第一至第四玻璃成形体的制造方法中，将熔融玻璃块成形为玻璃成形体之后的工序不相同，但将熔融玻璃块成形为玻璃成形体为止的工序是相同的。因此，首先对本发明第一至第四玻璃成形体的制造方法中共同的部分进行说明。

本发明的第一至第四玻璃成形体的制造方法是将熔融玻璃块在冷却的过程中进行成形来制造玻璃成形体的方法，从连续流出的熔融玻璃相继分离出相同质量的熔融玻璃块，并循环使用同步移动的多个成形模具对所述熔融玻璃块进行成形，获得玻璃成形体。

首先，将为了获得目标玻璃组分而进行调合的玻璃原料导入熔融容器中进行加热、融化，并进行澄清、匀化后得到熔融玻璃。然后，在玻璃不失透的温度下从安装在熔融容器上的导管以恒定的流量导出熔融玻璃并使其从导管流出口连续流出。为了获得质量恒定的玻璃成形体，优选在构成导管的铂或铂合金中流通电流以产生焦耳热来进行加热，或者通过高频感应加热法对导管进行加热，或者对导管的外表面进行加热并控制其温度等，从而将每单位时间的熔融玻璃流出量维持为恒定。

在导管下方设置配置有同步移动的多个成形模具的装置。这种装置的代表例可以例举出转台，以下在使用转台的前提下进行说明。

如图1所示，各个成形模具2等间距地配置在转台1的以旋转轴为中心的圆周上，通过分度旋转转台1，将各个成形模具2同步地依次移送到对应的停留位置上。在图1所示的转台1中，共配置了24个成形模具2，并对它们进行循环使用。

将上述停留位置中的一个位置分配为浇铸位置，并使导管流出口位于停留在浇铸位置上的成形模具2的上方。

作为向成形模具2供应熔融玻璃块的方法的一个例子，可以例举出如下方法：使位于导管流出口下方的成形模具2上升并靠近导管流出口，支承从该流出口流出的熔融玻璃块的下端，接着使上述成形模具急速下降来分离熔融玻璃，由此将熔融玻璃块供应到成形模具中。该方法优选在成形模具处于停留过程中进行。通过该方法，能够获得比从导管流出口自然滴下的熔融玻璃块质量更大(例如，300～1500mg左右)，并且尺寸也比较大的熔融玻璃块。为了提高玻璃成形体的质量精度，优选在开始大量生产玻璃成形体3之前，将提升成形模具2时的导管流出口与各个成形模具2之间的距离调节成均相等。在上述例子中，成形模具2自身被用作承接部件，但也可以使用另外设置的承接部件来分离熔融玻璃块，然后再将其供应给成形模具。

此外，还可以例举出使熔融玻璃从导管流出口向成形模具2自然滴下来获得熔融玻璃块的方法，对用该方法获得的熔融玻璃块进行成形而得到的玻璃成形体3具有适于从成形模具2吹飞(或者吸引)的大小(例如50～500mg左右)。由于自然滴下的熔融玻璃块的重量与导管流出口的直径成比例，因而与所得成形体的重量相匹配地选择流出口径。自然滴下的熔融玻璃既可以直接滴到成形模具上，也可以先与承接部件等接触之后再供应到成形模具2中。此外，还可以在从熔融玻璃流切断分离之前用承接部件临时支承玻璃流，然后再滴下。

如此，在转台1的浇铸位置将熔融玻璃块供应到成形模具2中，被供应熔融玻璃块的成形模具2通过转台的旋转而搬离浇铸位置，空状态的成形模具2被搬入浇铸位置。装载熔融玻璃块的成形模具2一边重复进行移动、停留，一边将熔融玻璃块成形为玻璃成形体3。

从熔融玻璃块获得玻璃成形体3的方法例如可以例举出以下的第一至第三成形法。

第一成形法是从成形模具喷射气体以向玻璃块施加向上的风压，从而使玻璃块在成形模具上一边上浮一边成形的方法，在该方法中，所得玻璃成形体的表面为自由表面。

第二成形法也从成形模具凹进部喷射气体以向玻璃块施加向上的风压，但在该方法中，将成形模具2的凹进部形状设为近似倒圆锥形(这表示成形模具凹进部的水平截面为圆形，并且呈上述圆的直径从下向上(朝向气体喷射方向)增加的形状，优选如图2(a)所示那样呈上述圆的直径增加率从下向上(朝向气体喷射方向)增加的近似喇叭形状)。上述气体的喷出口设置在上述近似倒圆锥形的凹进部的底部。在该方法中，当玻璃块朝着凹进部下方下降时，会受到向上的强风压而上升，当玻璃块上升时，会由于上述风压减小而下降，这样，玻璃块在凹进部内重复上下运动。玻璃块通过此上下运动而随机地旋转，成形为球形的玻璃成形体3。

该倒圆锥形凹进部的开度角θ优选为45～15°左右，如果在该角度范围内，则凹进部形状也可以如图2(b)所示，呈上述圆的直径增加率从下向上(朝向气体喷射方向)减少的形状。此外，如图2(c)所示，凹进部形状也可以呈在气体喷出口附近呈慢圆的形状。另一方面，为了容易地向玻璃成形体3施加风压以将其吹飞，优选如图2的(a)～(c)所示，给倒圆锥形凹进部的上端倒角，并对该倒角部表面进行镜面研磨。这是由于如果凹进部上端部具有边缘，则球形的玻璃成形体与该边缘发生碰撞，从而易于碰伤的缘故。此外，为了使得玻璃成形体3的取出方向稳定，可在倒圆锥形凹进部的上端形成导向槽。向成形模具2内供应的气体流量选择使熔融玻璃块以大致上浮的状态高速旋转的流量，但从结束成形的阶段开始，选择能够促进玻璃的冷却并可维持上浮状态的气体流量即可。

第三成形法是将成形模具上的熔融玻璃块在与该成形模具相对的相对模具中进行模压成形的方法。

在通过上述第一至第三成形法等进行成形之后，优选冷却至不会由于取出时的力量而变形的程度，并在此阶段从成形模具中取出作为目标的玻璃成形体。

接着，对各个玻璃成形体的制造方法进行说明。

第一玻璃成形体的制造方法的特点在于，对所得的玻璃成形体施加风压以将其从成形模具中吹飞，并将吹飞的成形体容纳到液体中。

下面结合附图来说明第一玻璃成形体的制造方法。

图3示出了使用第二成形法从熔融玻璃块制作的玻璃成形体3。取出之前的球形的玻璃成形体3由于从成形模具2的底部喷射的气流而处于漂浮状态。从而，如图4所示，如果使从气体喷射装置4喷射的气流潜入玻璃成形体3的下侧，则可将玻璃成形体3从成形模具2中吹飞。此时，通过对从气体喷射装置4喷射的气流的方向和强度进行微调，可使球形的玻璃成形体3以预期的方向与距离着地。

此外，如图5所示，在成形模具2的上方，如果从气体喷射装置4有流速较大的气流流通，则球形的玻璃成形体3的上部会变为负压，球形的玻璃成形体3就会向上方飞出，从而能够将飞出的球形的玻璃成形体3向从气体喷射装置4喷射的气流的方向吹飞。

气体喷射装置4也可以与吸引管嘴5组合使用。例如可以如图6所示，通过使设置在成形模具2上的吸引管嘴5的内部产生负压，来吸引球形的玻璃成形体3，使其上升，并配合定时(timing)由气体喷射装置横向施加风压，取出球形的玻璃成形体3。此外，还可以如图7所示，若增加从成形模具2的凹进部内喷出的气流的流速来使玻璃成形体3上升，并由气体喷射装置4横向施加风压，则也能够取出球形的玻璃成形体3。

如此，即便在进一步缩短熔融玻璃块的分离间隔、提高生产能力的情况下，通过从成形模具中吹飞所得的玻璃成形体，玻璃成形体的取出工序也不会成为限制速度，从而能够实现成形体的制造工序整体的高速化。此外，由于是以非接触的手段吹飞成形体，因而只要使用洁净的气体吹飞成形体，即能够防止在取出成形体时作业环境中的尘埃等粘着到玻璃表面上。

如图8所示，通过施加风压而吹飞的玻璃成形体3被容纳到液体6中。容纳玻璃成形体3的液体6可以使用纯水、乙醇、乙醚等低沸点的液体、或液态氮等液化气体等。

通过将玻璃成形体投入液体中，能够无冲击地容纳玻璃成形体，此外，能够促进玻璃成形体的冷却，而且还可以防止由于与回收容器接触而污染玻璃成形体的情况。

当制作球形的玻璃成形体时，还可以考虑将熔融玻璃块直接投入液体中，从而通过玻璃的表面张力使其球形化，并进行冷却的方法。但是，当通过该方法想要获得圆球度高的玻璃成形体时，只能得到小容量的玻璃成形体，此外，如果熔融玻璃的粘性过低，则熔融玻璃块会由于落入液体中时的冲击而变形，从而所得的玻璃成形体的圆球度变差。另外，根据熔融玻璃块的体积、落入液体时玻璃的温度、液体种类、液体温度的不同，玻璃块有时会因为落入液体时的热震而破裂。

根据本发明第一玻璃成形体的制造方法，由于在成形模具上成形熔融玻璃块后将其取出，因而还能获得仅凭表面张力无法球形化的100mg以上的球形玻璃成形体。此外，用成形模具进行球形化的玻璃成形体在成形模具上至少冷却至软化温度以下后再取出，从而能够防止玻璃成形体的圆球度由于落下液体时的冲击而下降。另外，如果进行充分冷却并降低取出时玻璃的温度的话，还不用担心玻璃成形体由于落入液体时的热震而破裂。但是，当将成形效率提高至极限时(将熔融玻璃块的分离间隔缩至最短时)，就难以降低玻璃成形体的温度。在这种情况下，投入玻璃成形体的液体最好使用乙醇等低沸点的液体、被加热至沸点附近的液体、或者沸腾的液体。当使用这样的液体时，玻璃成形体周围的液体因玻璃的热量而沸腾，从而在落入液体中的同时玻璃成形体被气相包围，因此能够缓解热震。但是，如果能够将落入液体中时的玻璃成形体的温度降得足够低，那么即使是易于使用的纯水或乙醚等，也能够防止由热震引起的破裂。此外，由于液体或玻璃成形体周围的气相构成缓冲，因此如图8所示，即便在玻璃成形体彼此接触或冲撞的情况下，在玻璃成形体上留下伤痕的可能性也低。

接着，对第二玻璃成形体的制造方法进行说明。

第二玻璃成形体的制造方法的特点在于，对所得的玻璃成形体施加风压以将其从成形模具中吹飞，并用具有凹进部的檐槽形通路承接吹飞的成形体，使其在所述凹进部内一边移动一边冷却。

在第二玻璃成形体的制造方法中，对玻璃成形体施加风压以将其从成形模具中吹飞的方法与在上述第一玻璃成形体的制造方法的说明中描述的内容相同。

当将玻璃成形体的成形效率提高到极限时(将熔融玻璃块的分离间隔缩至最短时)，由于玻璃的冷却时间缩短，取出时玻璃成形体的温度稍微上升，从而环境中的尘埃变得容易烧结到成形体表面上。此外，玻璃成形体的温度越高，越容易发生由热震导致破裂的问题。另外，由于通过施加风压而吹飞的玻璃成形体高速飞行，所以，若直接回收，则有时会与回收容器或先前取出的玻璃成形体冲撞，从而会在玻璃成形体的表面上留下伤痕。

为了解决上述问题，在本发明第二玻璃成形体的制造方法中，如图9所示，用具有凹进部7的檐槽形通路8承接通过风压吹飞的玻璃成形体3，并使其在所述凹进部内一边移动一边冷却。

檐槽形通路8优选将玻璃成形体3的着地面积取得较大的宽幅通路。此外，例如如图9所示，将檐槽形通路8配置成相对于水平面具有倾斜角度，由此使球形的玻璃成形体3能够在檐槽形通路8的长度方向上滚动，从而能够使玻璃成形体3从着地点向预期的方向移动。玻璃成形体3的移动速度可通过檐槽形通路8的倾斜角度来调节，优选将移动速度充分减速，确保足够的球形玻璃成形体3的冷却时间，以降低其温度。其结果是，可缩短玻璃成形体的取出时间，并能够防止尘埃烧结到上述玻璃成形体上，或由于冲撞及热震而导致的玻璃成形体的破裂。

檐槽形通路的凹进部7在从檐槽形通路的长度方向观看时优选其截面形状呈U字形或V字形。此外，檐槽形通路根据需要也可以具有顶部，此时通过檐槽形通路和顶部，可设置管状通路。

具有凹进部的檐槽形通路通过具有上述形状，即便玻璃成形体的着地位置多少不准确，也能够使玻璃成形体的移动方向和移动速度稳定。此外，通路可以不必是直线的，通过将其设为曲线或螺旋形状，可延长移动距离并有效地降低移动速度，从而能够进一步促进玻璃的冷却。

当玻璃成形体3在檐槽形通路的凹进部7中移动时，附着在凹进部表面上的尘埃可能会烧结到球形的玻璃成形体3上。因此，优选向檐槽形通路的凹进部7表面喷射洁净的气体，或者使气体从檐槽形通路的凹进部7的表面喷出，形成气垫。此外，檐槽形通路的凹进部7的表面优选用耐热性树脂或石墨等软质素材制作，防止玻璃成形体3的烧结或破损。

玻璃成形体3移动通过檐槽形通路8之后，被容纳到容器9等中。此时，从防止玻璃成形体的破损或烧结的角度出发，容器9的表面也优选用软质素材形成，优选从容器9表面喷出气体，形成气垫。

此外，优选增加流向成形模具的使玻璃成形体上浮的气体流量来充分降低玻璃的温度，或者预先将容器加温，以防止与容器接触时玻璃因热震而出现裂痕。但是，当所得玻璃成形体为20mg以下的球形玻璃成形体时，由于冷却速度快，耐于热震，因而玻璃几乎不会出现裂痕。

如图10所示，优选将一边在檐槽形通路8的凹进部7内移动一边冷却的玻璃成形体容纳到容器9内的液体6中。

通过将玻璃成形体投入液体中，能够无冲击地容纳玻璃成形体，此外，能够促进玻璃成形体的冷却，而且还能够防止由于与回收容器接触而污染玻璃成形体的情况。

如上所述，在将玻璃成形体3不通过檐槽形通路8就投入液体6中的方法中，如果将成形效果提高至极限(将熔融玻璃块的分离间隔缩至最短)，则在成形模具2上的冷却时间不够充分，从而在投入液体6中时有时会由于热震而在玻璃成形体3上出现裂痕。

但是，在本发明的第二玻璃成形体的制造方法中，由于使从成形模具中取出的玻璃成形体3在檐槽形通路8的凹进部内一边移动一边冷却，因而玻璃成形体3的温度会通过与檐槽形通路8相接触而降低，并可将玻璃成形体3的冷却时间延长其在檐槽形通路8中移动的时间。因此，不必采取特别的对策，诸如液体6采用特定的液体等，就可容纳玻璃成形体3。

液体6可以使用纯水、乙醇、乙醚等低沸点液体、或者液态氮等液化气体等。

接着，对第三玻璃成形体的制造方法进行说明。

第三玻璃成形体的制造方法的特点在于，吸引并容纳所得玻璃成形体。

如图11所示，可将玻璃成形体3吸引到内部的吸引装置10具有吸引管13，将设置在该管一端上的吸引口11设置在成形模具2的上部，通过使吸引管13的内部产生负压来吸引成形模具2上的玻璃成形体3，并从吸引管13的另一端排出所吸引的玻璃成形体3。如果在玻璃成形体3的排出端下方设置容器9等，则能够容易地容纳玻璃成形体3。

在图11所示的例子中，将真空发生器等减压装置连接到设置于容器9上方的开口部，通过使容器9以及连接在容器9上的吸引管13的内部产生负压，能够吸引成形模具2上的球形的玻璃成形体3，将玻璃成形体3通过吸引管13依次排出到容器9内，由此可容纳该玻璃成形体3。此时，考虑到容器9的容积等，优选调节吸引管13的内径与将减压装置连接到容器9上的管的内径之比，或调节吸引管13在容器9上的安装位置与减压装置在容器9上的安装位置之间的距离，或在容器9与上述减压装置之间设置网状的薄片等，由此来防止容纳在容器9内的玻璃成形体3向减压装置一侧移动。

上述方法由于不使用进行高速操作的机械装置，因而即使在熔融玻璃块的分离间隔很短的情况下，也能够在成形模具2向取出位置移动的同时将玻璃成形体3取出。

当吸引玻璃成形体时，由于与进行容纳的容器、或已容纳在容器内的玻璃成形体冲撞，有时会使玻璃成形体受伤。从而，优选在容器中使用由耐热性树脂或石墨等比玻璃软的素材，或者从容器的与玻璃成形体相接触的表面喷出气体，形成气垫。此外，优选将玻璃成形体的着地位置与着地后的容纳位置分开，以便玻璃成形体不滞留在容器的着地位置上。例如，如果在着地位置和容纳位置之间形成舒缓的斜坡，则可使球形的玻璃成形体从着地位置滚动移动到容纳位置。

另一方面，当取出时玻璃成形体的温度较高时，在与容器相接触时玻璃有时会因热震而出现裂痕。因此，优选增加流向成形模具的使玻璃成形体上浮的气体流量以充分降低玻璃的温度，或者预先将容器加温。但是，当所得玻璃成形体是20mg以下的球形玻璃成形体时，由于冷却速度快，耐于热震，因而玻璃几乎不会出现裂痕。

可将吸引的玻璃成形体容纳在液体中，此时，只要将吸引的玻璃成形体容纳到预先充满液体的容器内即可。作为用于容纳玻璃成形体的液体，可使用纯水、乙醇、乙醚等低沸点液体、或液态氮等液化气体。

通过将吸引的成形体投入液体中，能够无冲击地容纳玻璃成形体，此外，能够促进玻璃成形体的冷却，而且还能够防止由于与容器接触而污染玻璃成形体的情况。

接着，对第四玻璃成形体的制造方法进行说明。

第四玻璃成形体的制造方法的特点在于，对所得的玻璃成形体施加风压以将其从成形模具吹飞，并吸引被吹飞的玻璃成形体，将其容纳起来。

如图12(a)、12(b)所示，在第四玻璃成形体的制造方法中，优选从管流出口12滴下熔融玻璃，向成形模具2供应熔融玻璃块，并在成形模具2上施加风压，使熔融玻璃块一边上浮一边成形。对滴下熔融玻璃而得到的小型玻璃块进行成形而得的玻璃成形体3由于通过施加风压能够容易地从成形模具2中吹飞，所以可在短时间内取出，并不与玻璃成形体接触。然后，如果吸引并容纳所吹飞的玻璃成形体3，则能够在不伤及玻璃成形体的情况下高效地进行回收。

如图12(b)、12(c)所示，用于吹飞的气体优选从气体喷射装置4喷射，并优选沿着成形模具2凹进部的内壁喷射，从而沿着与喷射所述气体的内壁相对的内壁吹飞凹进部内的玻璃成形体2。优选在吹飞玻璃成形体3的位置上预先配置具有吸引口11的吸引装置10，并优选使吸引装置10的内部产生负压，通过吸引口11附近的负压来将吹飞的玻璃成形体3吸引到吸引口11内，并通过与吸引口11连接的管内部而容纳到容器9中。为了不伤及玻璃成形体3，所述管或容器9优选用柔软的材质制成。

在第一、第二、第四玻璃成形体的制造方法中，用于吹飞玻璃成形体的气体可使用氮气或空气等，优选使用干燥清澈的气体，此外，吹飞时的气体流量可考虑玻璃成形体的质量等来适当确定，优选为10～50L/分(升/分)左右。

在第一至第四玻璃成形体的制造方法中，气体喷射装置4或吸引装置10可以分别只使用1台，也可以使用多台。通过使用多台，能够进一步缩短玻璃成形体的取出时间。

通过本发明第一至第四玻璃成形体的制造方法而获得的玻璃成形体可以例举出用于加热后模压成形的玻璃素材、即模压成形用预成形件。

接着，对本发明的光学元件的制造方法进行说明。

本发明的光学元件的制造方法的特点在于，对通过上述本发明第一至第四玻璃成形体的制造方法而制造的玻璃成形体进行精密模压成形。

使用的玻璃成形体的形状优选根据目标光学元件的形状来确定。例如，当要成形如透镜那样的具有旋转对称性的光学元件时，用作预成形件的玻璃成形体的形状也优选为球形或具有旋转对称性的形状。

对如上述得到的玻璃成形体进行精密模压成形来制造光学元件，但精密模压成形法、在精密模压成形中使用的模压成形模具、装置可以使用公知的方法、模具以及装置。另外，成形条件等制造条件也可以考虑玻璃的种类、光学元件的形状、尺寸等来适当调节。

作为获得的光学元件，可以例举出构成光学器械的玻璃部件，例如透镜、反射镜、光栅、棱镜、微透镜、层叠式衍射光学元件等光学元件，优选可以例举出透镜。

(实施例)

第一实施例(通过第一玻璃成形体的制造方法来制造玻璃成形体的例子)

将冷却固化后折射率(n_d)为1.806、阿贝数(v_d)为40.7的作为硼酸镧类光学玻璃的玻璃块投入到加热至1000℃的铂坩锅中进行熔解，然后在1300℃下澄清、搅拌，得到1050℃的均匀的玻璃熔液。

接着，在与上述铂坩锅底部连接并且温度被控制在1000℃的铂制流出管的顶端安装如图13所示的铂合金制喷嘴，该铂合金制喷嘴其外径为1.0mm，并具有使氮气流向顶端外周的构造。接着，将流出喷嘴部分加热至990℃后流出熔融玻璃，并调节流向喷嘴顶端的氮气流量，由此以0.5秒的间隔滴下28mg的熔融玻璃，获得熔融玻璃块。

另一方面，如图1所示，在圆形的转台1的圆周附近均匀地配置总共24个的成形模具2。如图2(a)所示，在成形模具2上形成有近似喇叭形的倒圆锥形凹进部(θ＝35°)，从设置于该凹进部中央底部的孔以1.2L/分的流量喷出氮气。使该成形模具2移动到上述流出喷嘴的正下方并将熔融玻璃块滴下插入喇叭形凹进部中，然后立即分度旋转转台1，以0.5秒的间隔相继向成形模具2中插入熔融玻璃块。成形模具2内的熔融玻璃块通过喷出气体保持大致上浮的状态并高速旋转，从而成形为球形的玻璃成形体3。为了对玻璃成形体3进行风冷，自球形化大致结束的阶段开始从成形模具2的上部以10L/分的流量喷射氮气。并且同时将从成形模具2的凹进部底部流出的氮气流量增至3.0L/分，促进球形的玻璃成形体3的冷却。

如图1所示，将从熔融玻璃块的插入位置(浇铸位置)分度旋转21次后的位置作为玻璃成形体的取出位置。另一方面，如图8所示，在玻璃成形体3被吹飞的位置上配置了充满液体6的容器9。

如图8所示，在转台上的玻璃成形体的取出位置，成形模具2一到达，就从设置在玻璃成形模具2斜上方的气体喷射装置4连续向近似喇叭形的凹进部以15L/分的流量喷射压缩气流，从而将球形的玻璃成形体3吹飞。被吹飞的玻璃成形体3落入并被容纳在充满液体6的容器9内。

如上所述，通过以0.5秒的间隔进行玻璃成形体的取出，并经过10个小时的连续运转，制作出了大约70000个28mg的球形玻璃成形体。在连续运转结束后，从液体中捞起球形的玻璃成形体进行干燥，进行质检。将容器9中的液体6更换为乙醇、氢氟醚、加热至50℃以上的纯水以及液态氮来分别获得了玻璃成形体3，结果获得了质量上没有任何问题的球形玻璃成形体。

如在本实施例中得到的玻璃成形体3那样，由于30mg以下的玻璃成形体热容量小，所以在成形模具2内的冷却速度显著增大。从而通过在成形模具内进行充分的风冷，取出时玻璃成形体的温度能够可靠地降低至60℃以下，因此，也不需要采用如下述的第二实施例那样在檐槽形通路中进行滚动等的冷却促进手段。

第二实施例(通过第二玻璃成形体的制造方法来制造玻璃成形体的例子)

卸下第一实施例的铂合金制喷嘴，并代之以将外径φ为3.7mm的铂合金制喷嘴安装到与铂坩锅底部连接并且温度被控制为1000℃的铂制流出管的顶端，然后以0.5秒的间隔滴下300mg的熔融玻璃块。

通过与第一实施例相同的方法在成形模具中对上述熔融玻璃块相继进行球形化。如图10所示，在吹飞玻璃成形体3的位置，预先倾斜配置了檐槽形通路8，该檐槽形通路8具有截面呈V字形的凹进部7。檐槽形通路8的凹进部表面用耐热性树脂形成，用于将上述玻璃成形体吹飞的压缩气流呈一直向通路上喷射的状态。此外，如图10所示，在檐槽形通路8的玻璃成形体的出口下方配置了充满乙醇的容器9。容器9的底部用冷却器等冷却，以控制液体温度不上升。

如图10所示，在玻璃成形体的取出位置，成形模具2一到达，就从设置在玻璃成形模具2斜上方的气体喷射装置4朝着近似喇叭形的凹进部以15L/分的流量连续喷射压缩气流，从而将球形的玻璃成形体3吹飞。被吹飞的玻璃成形体3落在檐槽形通路8上，在倾斜的通路内部慢慢滚动，然后落入并被容纳到充满乙醇的容器9内。

如上所述，通过以0.5秒的间隔进行玻璃成形体的取出，并经过10小时的连续运转，制作出了大约70000个300mg的球形玻璃成形体。在连续运转结束后，从乙醇中捞起球形的玻璃成形体进行干燥，并进行了质检。其结果是，没有一个玻璃成形体破裂，也没有发现表面伤痕或附着异物的缺陷。

此外，除了将容器9中的液体变更为液态氮或低沸点的氢氟醚(沸点为76℃)之外，通过与上述同样的方法来制作了玻璃成形体，此时和乙醇一样能够制作出没有任何问题的球形玻璃成形体。但是，当使用液态氮时，由于捞起之后在玻璃成形体的表面上产生凝露，所以在将球形的玻璃成形体用乙醇清洗过后进行了干燥。

另外，除了将容器9中的液体变更为室温的纯水以外，通过与上述同样的方法来制作了玻璃成形体，此时由于落入液体时的热震，有12％程序的玻璃成形体发生了破裂。但是，通过将纯水加热到80℃以上，能够防止破裂。为了避免玻璃表面在热水中发生变质，每隔30分钟取出玻璃成形体进行了干燥。其结果是，获得了质量上没有任何问题的球形玻璃成形体。

第三实施例(通过第三玻璃成形体的制造方法来制造玻璃成形体的例子)

利用与第一实施例相同的方法，通过以0.5秒的间隔从铂合金制的喷嘴滴下28mg的熔融玻璃来获得了玻璃块，并与第一实施例一样地在成形模具上连续进行了成形。

使用在图11中简要示出的吸引装置10取出了所得到的玻璃成形体。即，首先，在图1所示的转台的取出位置的上方1mm处配置图11所示的吸引管13的吸引口11，并将吸引管13的另一端配置在容器9的上方。该吸引管13和容器9的内部表面用软质且具有耐热性的特富龙(注册商标)进行了加工，并在吸引管13上设置了两处半径为80mm的圆弧形弯曲部，以使球形的玻璃成形体可在管内部顺畅地移动。

如图11所示，在设置于容器9上方的开口部上连接真空发生器，并一直对容器9和连接在容器9上的吸引管13的内部气氛进行排气，产生负压。通过该负压来吸引成形模具2上的球形玻璃成形体3，并从吸引装置10的管的另一端将玻璃成形体3依次排出到容器9内。另外，将上述负压调节并设定在能可靠地吸引玻璃成形体3且容纳于容器9内的玻璃成形体3不会向真空发生器一侧移动的范围内。

在上述方法中，每2000个玻璃成形体即更换容器9，并将玻璃成形体连续地容纳到容器9中。所容纳的玻璃成形体具有具有无污染、无伤痕的良好品质。

此外，将吸引装置10的吸引口11加工成圆锥孔形(内径朝向顶端而扩大的形状)，并使吸引口接近至成形模具上面1mm的位置，除此之外，通过与上述相同的方法来制作了玻璃成形体并将其容纳在容器9内，其结果，所容纳的玻璃成形体具有无污染、无伤痕的良好品质。

另外，将图11所示容器9的底部从图中右侧向左侧倾斜(倾斜角为2°)，从而使排出到容器9内的球形玻璃成形体依次向容器9的左端滚动，由此提高了回收效率，除此之外，通过与上述相同的方法来制作了玻璃成形体并容纳在容器9内，其结果，所容纳的玻璃成形体具有无污染、无伤痕的良好品质。

另一方面，除了在容器9内充满乙醇之外，通过与上述相同的方法来制作了玻璃成形体并容纳在容器9内，所容纳的玻璃成形体具有无污染、无伤痕的良好品质。在容器9内产生的乙醇蒸汽也被吸入连接在容器9的开口部上的真空发生器中，被吸引的乙醇蒸汽通过冷却管而液化，并作为乙醇被回收。

第四实施例(通过第四玻璃成形体的制造方法来制造玻璃成形体的例子)

如图12(a)、12(b)所示，在转台1的以旋转轴为中心的圆周上等间隔地配置12台成形模具2，调节转台1的分度旋转角度，以便能够将各个成形模具2同步地依次移送到对应的停留位置上。将上述停留位置中的一个位置分配为浇铸位置，并在停留于浇铸位置的成形模具2的上方设置管流出口12。

使转台1分度旋转，从管流出口12向停留在规定的浇铸位置上的成形模具2滴下熔融玻璃块，并通过从成形模具2下方喷射的气体，使熔融玻璃块一边上浮、旋转，一边成形为球形。

接着，使转台1分度旋转，从而将供应了熔融玻璃块的成形模具2从浇铸位置搬出，并将空状态的成形模具1搬入浇铸位置。通过将各个熔融玻璃块的分离间隔设为1.0秒，并分度旋转转台1，以恒定的周期进行所述操作。

冷却上述玻璃成形体3，使其达到即使施加用于取出的外力也不会变形的状态，然后在图12(a)所示的规定的取出位置，从图12(b)、12(c)所示的气体喷射装置4以30L/分的流量沿着成形模具2凹进部的内壁喷射干燥氮气，从而将凹进部内的球形玻璃成形体3沿着与喷射所述气体的内壁相对的内壁吹飞。在玻璃成形体3被吹飞的位置上预先配置具有吸引口11的吸引装置10，使吸引装置10的内部产生负压，从而通过吸引口11附近的负压将吹飞的玻璃成形体3吸入吸引口11内，通过连接在吸引口11上的管的内部而移送到容器9中。如此，用气体喷射装置4将相继到达取出位置的玻璃成形体3吹飞，用吸引装置吸引并向容器9移送。为了不伤及玻璃成形体3，上述吸引装置10内的管使用了特富龙(注册商标)制的管，容器9使用了不锈钢制的容器。

如上所述，本实施例中的熔融玻璃块的分离间隔是1.0秒的极短时间，并能够在不伤害玻璃成形体3的情况下可靠地从各个成形模具2中将其取出。

第五实施例(光学元件的制造例)

利用与第四实施例相同的方法制作玻璃成形体3，并将该玻璃成形体3作为精密模压成形用预成形件，制造了光学元件。

首先，对含有可获得期望的光学特性的玻璃成分的原料进行称量、调合、充分混合，然后导入熔融容器中进行加热、熔化、以及澄清、匀化，之后将得到的熔融玻璃用管导出，从图12所述的管流出口连续流出，并通过与第三实施例相同的方法来成形为由光学玻璃构成的预成形件。

接着，将各个预成形件洗净、干燥后，在其整个表面上涂布碳膜，在氮气和氢气的混合气氛中进行加热，并用模压成形模具进行精密模压成形从而制作出非球面透镜。如此，大量生产出非球面透镜、球面透镜、微透镜阵列等各种光学元件。

工业实用性

根据本发明，能够提供使玻璃成形体的制造速度高速化从而提高了大量生产能力的玻璃成形体的制造方法，以及用通过该方法得到的玻璃成形体制造光学元件的方法。

Claims (8)

1.一种玻璃成形体的制造方法，通过对熔融玻璃块进行成形来制造玻璃成形体，其特征在于，

从连续流出的熔融玻璃相继滴下熔融玻璃块，

循环使用同步移动的多个成形模具对所述熔融玻璃块进行成形，得到球状的玻璃成形体，

在将得到的玻璃成形体在成形模具上冷却至软化温度以下之后，对所述玻璃成形体施加风压，将其从所述成形模具中吹飞，

在所述成形模具上设有用于将所述熔融玻璃块成形为球状的凹进部，

所述凹进部的水平截面为圆形，并且呈

(1)所述圆的直径从下向上增加的形状，或者

(2)所述圆的直径增加率从下向上增加的形状，或者

(3)所述圆的直径增加率从下向上减少的形状，

对所述凹进部内的所得到的所述玻璃成形体从斜上方施加风压，使所述玻璃成形体沿着所述凹进部的与被施加风压的内壁相对的内壁吹飞。

2.如权利要求1所述的玻璃成形体的制造方法，其特征在于，

将吹飞的所述玻璃成形体容纳到液体中。

3.如权利要求2所述的玻璃成形体的制造方法，其特征在于，

所述液体是纯水、乙醇、乙醚、以及液态氮中的任一个。

4.如权利要求3所述的玻璃成形体的制造方法，其特征在于，

在所述液体容纳所述玻璃成形体的同时，所述玻璃成形体周围的所述液体因所述玻璃成形体的热量而沸腾。

5.如权利要求3所述的玻璃成形体的制造方法，其特征在于，

在所述液体沸腾的状态下，所述玻璃成形体落入所述液体中，所述玻璃成形体被气相包围。

6.如权利要求1至5中的任一项所述的玻璃成形体的制造方法，其特征在于，

滴下的所述熔融玻璃块的重量和形成为球形的所述玻璃成形体的重量相同。

7.如权利要求1所述的玻璃成形体的制造方法，其特征在于，

所述玻璃成形体为30mg以下。

8.一种光学元件的制造方法，其特征在于，对通过权利要求1至7中任一项所述的方法制造的玻璃成形体进行精密模压成形。