JP2000154025A - 光学ガラスの成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 白金または白金合金製のノズル本体の外周面
に溶融ガラスに対する濡れ性を低下させるための金コー
ト層を形成したノズルチップを用いることにより、重量
及び形状が揃い、脈理や結晶等の欠陥を持たない高品質
のガラス成形品を安定した状態で製造することができ
る。 【解決手段】 流出パイプ２の先端にノズルチップ１を
固定的に連結して、内部の通路２ａから１ａに溶融ガラ
スを供給すると、ノズルチップ１から溶融ガラスが受け
型７に滴下または流下されて、その型面７ａの形状に沿
った形状となるように成形される。このノズルチップ１
を白金または白金合金からなるノズル本体１０と、この
ノズル本体１０の外周面にのみ形成される金（Ａｕ）コ
ート層１１とから構成することによって、ノズルチップ
１の外周面に溶融ガラスが濡れ上がるのを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズ等の光学部
品をプレス成形するに当って、このプレス成形に適した
形状のガラス成形品を製造するための光学ガラスの成形
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】精密光学部品として、例えばレンズを製
造するための方式として近年普及しているプレス成形装
置は、それぞれ相対向する面が転写面となった上型及び
下型を備えた成形型を有し、この成形型内にガラスを設
置して、このガラスを加熱すると共に、上型と下型との
間に所定の加圧力を作用させて、軟化したガラスに転写
面形状を転写させるようにして成形するものである。こ
こで、プレス成形を効率的に行うために、ガラスを最終
製品としてのレンズ等に近い所定の形状となるよに成形
したものを用いる。従って、レンズのプレス成形に当っ
ては、まず所定の形状からなるガラス成形品を作り出さ
なければならない。ガラス成形品を形成する方法は、例
えば特開平８−７３２２９号公報に光学ガラスの成形方
法及び成形装置として示されたものが知られている。

【０００３】この公知技術にあっては、成形装置とし
て、るつぼ内で溶融させたガラスを流出させるために、
所定の開口径を有する溶融ガラス供給用のノズルと、こ
のノズルから滴下または流下された溶融ガラスを受け
て、所定の形状となるように成形する受け型とを備えた
ものが用いられる。そして、溶融ガラスをノズルに連続
的に供給すると、ガラスの自重と表面張力の作用により
所定の形状となるようにして受け型の上に滴下または流
下されて、この受け型の形状等に応じて、球形または碁
石形状、さらには板状，棒状等、所定の形状のガラス成
形品が形成されることになる。従って、ノズルに所定の
圧力で溶融ガラスを供給すると、形状が一定で、重量変
動等が極めて少ない高精度なガラス成形品が得られる。

【０００４】ここで、るつぼ内でガラスを溶融させるに
は、例えば７００℃以上というように、極めて高い温度
にまで加熱する必要があり、この溶融ガラスを滴下また
は流下するノズルも、当然このガラスの溶融温度にまで
加熱されることになる。従って、耐熱性等の観点からノ
ズルの材質は限定され、白金製または白金合金製のノズ
ルが用いられるのが一般的である。

【０００５】ところで、前述したガラス成形装置により
製造されるガラス成形品は、その形状が揃ったもので、
重量変動が少なく、さらに傷や失透等が生じていないも
のでなければならない。しかしながら、白金乃至その合
金製のノズルは、組成により多少の違いはあるものの、
一般的には、ガラスに対して濡れ易いという性質を有す
る。溶融ガラスを滴下させる場合、ノズルの流出口で溶
融ガラスは、表面張力の作用により球形の滴状に成長
し、その粘度と重量との関係で定まる一定の大きさにな
った時に、ノズルから分離して受け型内に滴下される。
この間には所定の時間が必要であることから、ガラスの
ノズルに対する濡れ性が高いと、ノズルの流出口で滴が
成長する際に、ノズルの外表面側に回り込んで、ノズル
の外表面において上方に濡れ上がるとうい現象が発生す
る。溶融ガラスを流下させる場合には、滴下する前に受
け皿で溶融ガラスを受け、所定の重量になるまで保持し
た後、受け皿を急速に移動して溶融ガラスを切断する。
この場合も同様に濡れ上がり現象が発生する。

【０００６】このように、ノズルの外表面において濡れ
上がったガラスは結晶化して失透することになり、表面
さらには内部にまで脈理が発生したり、また結晶が以後
のガラスの成形時に混入する可能性がある等というよう
に、ガラス成形品の品質を著しく低下させる原因とな
る。また、ガラスの濡れ上がりによりノズルから流出す
るガラス成形品の形状等が不安定となり、重量にばらつ
きが生じる等といった不都合が生じる。従って、白金製
のノズルを用いる場合には、ガラスの濡れ上がりを防止
しなければ、高品質のガラス成形品を安定的に生産でき
なくなる。

【０００７】そこで、前述した特開平８−７３２２９号
公報においては、このノズルにおけるガラスの濡れ上が
り対策が講じられている。即ち、ノズルの先端部をマッ
フルと呼ばれる収容室内に収容させ、このマッフル内を
非酸化性雰囲気下に置くと、ノズルに対する溶融ガラス
の濡れ性が低下して、ガラスの品質が向上すると共に、
ノズルやヒータの寿命が長くなるということである。こ
こで、非酸化性のガスとしては、窒素ガスや水素ガス、
ヘリウム，アルゴン，ネオン等のガスが用いられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、たとえ
ノズルを非酸化性雰囲気下に置いたとしても、ノズルが
白金乃至白金合金で形成されている以上、ノズルの濡れ
易い性質は変化することはない。従って、溶融ガラスの
濡れ上がりはある程度は抑制できるものの、なお溶融ガ
ラスの濡れ上がりを完全には防止できない。

【０００９】勿論、ノズルの材質としては、白金乃至白
金合金以外にも使用可能なものがある。例えば、金（Ａ
ｕ）は、一般に、白金や白金合金と比較して、溶融ガラ
スに対する濡れ性が低い。ただし、金製のノズルは、白
金性のものと比較して、耐熱性が低く、また柔らか過ぎ
て変形し易いという問題点があり、かつ溶融ガラスを流
通させるとガラスが着色されるという難点もあり、この
種のノズルの材質としては適切なものとは言えない。

【００１０】以上の点から、本発明者は、上記の課題な
り問題点なりを解決するために、鋭意研究を行った結
果、溶融ガラスを流出させるノズルにおいて、溶融ガラ
スの流通路の部分はむしろ溶融ガラスに対する濡れ性が
良好である方が望ましいものであり、溶融ガラスの濡れ
性が問題となるのは溶融ガラスの通路として機能しない
ノズルの外側表面であるという点に着目し、耐熱性，強
度等の点で最も望ましい白金乃至白金合金をノズル本体
として、その外周面に金コート層を成膜手段により形成
すれば、ノズル本体としての材質の持つ欠点、つまり溶
融ガラスの濡れ上がりを防止することができることの知
見を得たことにより本発明を完成するに至った。而し
て、本発明の目的とするところは、耐熱性，強度等の優
れたノズルにおいて、溶融ガラスの濡れ上がりをより確
実に防止することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、溶融ガラスを受け型内に滴下または
流下することによって、所定の形状を有するガラス成形
品とするための装置であって、前記溶融ガラスを滴下ま
たは流下させるノズルチップを白金または白金合金製の
ノズル本体の外周面に溶融ガラスに対する濡れ性を低下
させるための金コート層を形成する構成としたことをそ
の特徴とするものである。また、ノズルチップを非酸化
性ガスを導入するダウンフローチャンバ内に収納させ、
このダウンフローチャンバには前記ノズルの配設位置の
下方の部位にダウンフロー流出口を形成したする構成と
すると、さらに濡れ上がりの防止に効果がある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の一
形態を示す光学ガラスの成形装置の要部構成図である。
図中において、１は溶融ガラスを供給するノズルチッ
プ、２はノズルチップ１に溶接，螺合その他の手段によ
り固定的に連結して設けた流出パイプであり、これらノ
ズルチップ１と流出パイプ２とで溶融ガラス供給ノズル
が構成される。この流出パイプ２には所定の内径を有す
る溶融ガラスの通路２ａが形成されており、この通路２
ａはノズルチップ１に形成した通路１ａに通じるもので
ある。流出パイプ２の他端は図示しないるつぼに接続さ
れており、このるつぼから供給される溶融ガラスは流出
パイプ２内の通路２ａからノズルチップ１内の通路１ａ
に流れて、このノズルチップ１の下端部から流出するよ
うになっている。

【００１３】流出パイプ２は成形チャンバ３を構成する
耐火壁４を貫通するように設けられ、ノズルチップ１は
この成形チャンバ３内に配置されている。そして、成形
チャンバ３内において、流出パイプ２及びノズルチップ
１を囲繞するようにヒータ５が設けられており、さらに
ヒータ５を取り巻くようにダウンフローチャンバ６が設
けられている。ダウンフローチャンバ６には、ガス流入
口６ａが接続され、またこのダウンフローチャンバ６の
下端部はダウンフロー流出口６ｂが開口している。この
ダウンフロー流出口６ｂは、ノズルチップ１から滴下ま
たは流下される溶融ガラスの塊が通過すると共に、ダウ
ンフローチャンバ６内に供給されたガスがこの溶融ガラ
スの塊の流下方向に向くようにガス流が形成されるよう
になっている。ここで、ダウンフローチャンバ６内に導
入されるガスとしては、非酸化性のガス、例えば窒素ガ
スであり、窒素ガス以外の不活性ガス、例えばアルゴン
ガスや一酸化炭素（ＣＯ）ガス等であっても良い。

【００１４】７は受け型であり、この受け型７の上面は
型面７ａとなっており、溶融ガラス供給ノズルを構成す
るノズルチップ１から滴下または流下された溶融ガラス
は、この型面７ａの形状に沿った形状となるように成形
されることになる。そして、受け型７は型保持部材８上
に設置されており、この受け型７は、溶融ガラス塊が滴
下または流下された時に、溶融ガラス塊がその型面７ａ
の形状には倣うが、それに対して非接触状態に保持する
ために、型面７ａと溶融ガラス塊との間に僅かなガスギ
ャップを形成する。このガスギャップを形成するため
に、型保持部材８は前述したダウンフロー用の非酸化性
ガスと同じガスを供給するボンベ等からなるガス供給源
（図示せず）が接続され、受け型７の下面側に所定圧力
の非酸化性ガスが供給される。そして、受け型７は多孔
質部材から構成され、この受け型７内の全体に及ぶよう
に非酸化性ガスの上昇流が形成されるようになってい
る。従って、受け型７としては、例えば燒結金属で形成
するか、または図示したように、孔径の揃った微小透孔
が上下方向に向けて多数形成したもの等を用いる。

【００１５】而して、ノズルチップ１としては、白金ま
たは白金合金、例えばＰｔ−Ａｕ合金，Ｐｔ−Ｒｈ−Ａ
ｕ合金等から構成されるノズル本体１０と、このノズル
本体１０の外周面にのみ形成される金（Ａｕ）コート層
１１とから構成される。ただし、金コート層１１は通路
１ａの部位及び下端面には形成されない。また、この金
コート層は蒸着，スパッタリング等の適宜の成膜手段で
形成することができ、例えばノズル本体１０の上端面と
下端面とをマスクした状態で成膜するのが望ましい。

【００１６】るつぼからの溶融ガラスをその供給ノズ
ル、つまり流出パイプ２を介してノズルチップ１に溶融
ガラスを供給すると、このノズルチップ１の通路１ａの
先端から溶融ガラスが流出するが、この溶融ガラスは表
面張力の作用により滴状で保持されることになり、この
滴が所定の大きさまで成長すると、その自重の作用によ
りノズルチップ１から分離して、受け型７に向けて滴下
される。または、溶融ガラスが滴下する前に受け皿で受
け、所定の重量になった時点で受け皿を急速に移動して
溶融ガラスを切断する。ここで、受け型７の型面７ａに
は実質的に均等な非酸化性ガスが噴出しており、この非
酸化性ガスの噴出圧を調整することによって、滴下され
た溶融ガラス塊は、型面７ａに対して所定の厚み、例え
ば数μｍ〜数十μｍのガスギャップが形成されて、非接
触状態に保持されることになり、かつ溶融ガラス塊は型
面７ａに沿った表面形状となるように成形される。この
状態で、所定の時間保持すると、ガラスが冷却されて、
所定の形状となったガラス成形品が形成される。

【００１７】ここで、溶融ガラスを滴下または流下させ
るノズルチップ１は、耐熱性，強度等の点で優れた白金
または白金合金からなるノズル本体１０を有することか
ら、その通路１ａが安定した形状に保持され、耐久性が
優れたものとなっている。従って、滴下または流下され
る溶融ガラス塊の形状に大きな影響を与える通路１ａの
開口面積が変化するのを防止できることから、溶融ガラ
ス塊の形状及び重量が安定する。

【００１８】ノズル本体１０を構成する白金系の材質
は、溶融ガラスに対する濡れ性が高いが、その外周面に
は溶融ガラスに対する濡れ性が低い金コート層１１が積
層されているので、溶融ガラスの濡れ上がりが防止され
る。しかも、ノズルチップ１はダウンフローチャンバ６
内に配置され、このダウンフローチャンバ６内には非酸
化性ガスが供給され、かつこのダウンフローチャンバ６
内ではダウンフロー流出口６ｂに向かうダウンフローの
流れが形成されている。従って、溶融ガラスは非酸化性
雰囲気下に置かれ、かつ滴下または流下方向に流れが形
成されることから、ノズルチップ１外周面における濡れ
上がり防止効果はさらに高められ、脈理の発生等が防止
されると共に、重量変動のない形状の揃った高品質のガ
ラス成形品を形成することができる。しかも、ノズルチ
ップ１を構成する金コート層１１は、滴下する溶融ガラ
ス塊とは実質的に非接触の状態に保持されることから、
溶融ガラス塊が着色される等といった不都合を生じるこ
ともない。

【００１９】実施例１ 白金製で、外径が１．７ｍｍのノズルチップを２個作成
し、そのうちの１個をスパッタリング法により外周面に
約０．４μｍ厚の金コートを施した。これを白金製の流
出パイプの先端部に溶接することによって、溶融ガラス
供給ノズルを形成した。この溶融ガラス供給ノズルを用
いて、そのノズルチップからＳｉＯ₂ −Ｂ₂ Ｏ₃ −アル
カリ酸化物−ＺｎＯ−ＴｉＯ₂ 系の溶融ガラスを自然滴
下させ、余熱された６個の焼結ステンレス製の受け型を
等間隔に配置した回転テーブルを持つ成形装置で光学ガ
ラスの成形を行った。この成形を約６時間継続して行っ
たが、ノズルチップにおける溶融ガラスの濡れ上がりは
確認されなかった。また、この間に成形された概略碁石
形状のガラス成形品は約５０００個となったが、それら
の重量は１１３±１ｍｇであり、液晶化や脈理の発生も
認められなかった。なお、結晶の有無は双眼実体顕微鏡
で確認し、脈理の有無はこのガラス成形品を屈折率が近
似する液に浸漬して、双眼実体顕微鏡で検査した。

【００２０】比較例１ 他の１個のノズルチップは、金コートを行わずに、その
まま溶融ガラス供給ノズルとして、実施例１と同様の成
形テストを行った。成形を開始し、約１時間経過した時
にノズルチップにおける濡れ上がりが観察された。ま
た、得られた概略碁石形状のガラス成形品の重量は、１
１２〜２６３ｍｇと大きく変動した。さらに、脈理検査
を前述と同様の手法で行ったところ、脈理の発生も認め
られた。

【００２１】実施例２ 白金９０％とロジウム１０％とからなるＰｔ−Ｒｈ合金
製で、外径が３．９ｍｍのノズルチップを２個作成し、
そのうちの１個をスパッタリング法により外周面に約
０．６μｍ厚の金コートを施した。これを白金合金製の
流出パイプの先端部に溶接することによって、溶融ガラ
ス供給ノズルを形成した。また、ダウンフローチャンバ
から非酸化性ガスとして窒素ガスを１リットル／ｍｉｎ
の流量で供給した状態で、ノズルチップからＰ₂ Ｏ₅ −
Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＢａＯ−Ｌｉ₂ Ｏ系の溶融ガラスを自然滴
下させるようにして実施例１と同様にして光学ガラスの
成形を行った。この成形を約６時間継続して行ったとこ
ろ、ノズルチップにおける溶融ガラスの濡れ上がりは確
認されなかった。また、この間に成形されたガラス成形
品は約４０００個形成されたが、それらの重量は３４１
±１．５ｍｇであり、液晶化や脈理の発生も認められな
かった。

【００２２】比較例２ 実施例２で使用した他の１個のノズルチップは、金コー
トを行わずに、そのまま溶融ガラス供給ノズルとして、
実施例２と同様の成形テストを行った。成形開始後、暫
くするとノズルチップに濡れ上がりが認められ、そのま
ま成形を継続したところ、濡れ上がったガラスが結晶化
して、ノズルチップの先端からつらら状に垂れ下がるよ
うになった。そして、得られたガラス成形品の重量は、
３４１〜３６０ｍｇと大きく変動し、かつ内部に結晶が
点在したガラス成形品の存在も確認された。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による光学
ガラスの成形装置によれば、ノズルチップを、白金また
は白金合金製のノズル本体の外周面に溶融ガラスに対す
る濡れ性を低下させるための金コート層を形成する構成
としたので、重量及び形状が揃い、脈理や結晶等の欠陥
を持たない高品質のガラス成形品を安定した状態で製造
することができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態における光学ガラスの成
形装置を示す要部構成説明図である。

【符号の説明】

１ ノズルチップ ２ 流出パ
イプ １ａ，２ａ 通路 ３ 成形チ
ャンバ ５ ヒータ ６ ダウン
フローチャンバ ７ 受け型 １０ ノズ
ル本体 １１ 金コート層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融ガラスを受け型内に滴下または流下
   することによって、所定の形状を有するガラス成形品と
   する装置において、前記溶融ガラスを滴下または流下さ
   せるノズルチップを白金または白金合金製のノズル本体
   の外周面に溶融ガラスに対する濡れ性を低下させるため
   の金コート層を形成する構成としたことを特徴とする光
   学ガラスの成形装置。
2. 【請求項２】 前記ノズルを非酸化性ガスが導入される
   ダウンフローチャンバ内に収納させ、このダウンフロー
   チャンバには、前記ノズルの配設位置の下方の部位にダ
   ウンフロー流出口を形成する構成としたことを特徴とす
   る請求項１記載の光学ガラスの成形装置。