JP2000154027A

JP2000154027A - 光学ガラスの成形装置

Info

Publication number: JP2000154027A
Application number: JP32927698A
Authority: JP
Inventors: Shinya Okada; 新也岡田
Original assignee: Fuji Photo Optical Co Ltd
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2000-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】成形型の型面の全面にわたって開口する一軸
方向性の多数の微小気孔をほぼ均一に分散させるように
して形成し、この型面の下方側からガスを各気孔に供給
する間に、ガラスゴブの成形を行うことにより、表面精
度が極めて良好なガラス成形品を形成できるようにす
る。【解決手段】ノズルチップ１から流下する溶融ガラス
が切り離されて、所望の形状に成形するための成形型７
には、その全体に一軸方向性の微小な気孔９を多数設け
られており、気孔９は成形型７の上下方向に向けて貫通
するものであり、その孔径は２００μｍ以下で、型面７
ａの全体にわたってほぼ均一に分布するようになし、１
ｃｍ^２当りの断面積の和が０．５ｍｍ^２以上となし、ま
た成形型７の型面７ａにおける凹曲面形状と対応するよ
うに裏面７ｂを凸曲面形状としている。成形型７の裏面
側からは窒素ガスが供給されて、型面７ａとガラスゴブ
との間にガスクッション層が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学ガラスの成形
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。

【０００３】所定の形状を有するガラス成形品を形成す
るには、るつぼ内でガラスをその融点以上の温度にまで
加熱して溶融させ、この溶融ガラスをノズルに供給する
ようになし、またノズルの下方に所定の形状となった型
面を有する成形型上に流下または滴下して、ガラスをこ
の型面の形状に倣うように成形する。この場合におい
て、ノズルから溶融ガラスを切り離す方式として、ノズ
ルから流下する溶融ガラスを、表面張力と自重との作用
で分離させる、所謂自然滴下する方式や、シャー，レー
ザ等により強制的に切断する方式等がある。ノズルから
切り離した溶融ガラスは一般にガラスゴブと呼ばれるも
のであり、このガラスゴブは成形型の上に保持される。
ただし、成形型に保持されたガラスゴブは極めて粘度が
低く、流動状態となっており、このために成形型に対し
て非接触状態に保持して冷却され、その間に成形型の型
面の形状に倣うように成形されることになる。ガラスゴ
ブを成形型に対して非接触状態に保つための方式として
は、例えば特開平２−１４８３９号公報や特公昭５４−
３９８４６号公報等に開示されているようなものが従来
から知られている。

【０００４】これらのうち、特開平２−１４８３９号公
報に示されているものは、成形型の型面を凹曲面形状と
なし、その中心位置にガス供給通路を開口させ、成形型
の裏面側から空気や窒素ガス等のガスを所定の圧力で噴
出させて、このガス圧によりガラスゴブを型面に対して
非接触状態に保持するように構成している。そして、型
面の曲面形状としては、漏斗状に形成したものがあり、
この場合には成形されるガラス成形品は球形になる。ま
た、型面を楕円曲面等の非球面形状とすると、ガラスゴ
ブはこの型面の形状に沿うようになり、例えば碁石形状
の成形品が製造される。さらに、重量のある大型のガラ
ス成形品を形成する際には、中心位置のガス供給通路だ
けではガラスゴブを確実に浮上させることができないの
で、さらに複数箇所のガス供給通路を設ける構成として
いる。

【０００５】一方、特公昭５４−３９８４６号公報に記
載されているガラス成形装置においては、成形型を多孔
質の燒結金属から構成し、成形型の下方側から加圧した
ガスを供給することによって、成形型における型面上に
ガスの層を形成して、ガスクッション作用によって、ガ
ラスゴブを型面上に非接触状態で、型面の形状に概略倣
うように成形される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のようにして製造
されたガラス成形品は、モールド成形品としてそのまま
光学部品とする場合もあり、さらにプレス成形を行うこ
とによってレンズ等の精密光学部品にされる場合もあ
る。いずれにしろ、ガラス成形品の表面に異物が付着し
ていないことはもとより、表面に凹凸や打痕、さらには
傷等がないものでなければならない。特に、プレス成形
を行うには、上型及び下型間で挾持させた状態で、素材
となるガラス成形品を加熱により軟化させて加圧するこ
とにより、プレス成形型の転写面が転写されることにな
る。このプレス成形を高精度に行うには、ガラス成形品
の表面に凹凸があると、たとえそれが僅かなものであっ
ても、プレス時におけるガストラップが発生して、成形
時における表面精度が悪くなる等、製造されたレンズ等
の精密光学部品の品質を低下させる原因となる。

【０００７】ところで、特開平２−１４８３９号公報に
示されているガラス成形装置にあっては、ガス供給通路
は、成形型の中心位置に、またこの中心位置に加えてそ
の周辺に数箇所しか配設されていないため流出パイプか
ら切り離されたガラスゴブが、このガスの噴出圧により
安定性が得られない場合があり、ガラスゴブが成形型に
保持される間に偶発的に型面に接触するおそれがある。
この接触の結果、ガラス成形品に異物が付着したり、し
わやうねりが発生する等のおそれがある。さらに、この
成形型では、ガスの噴出口が１箇所またはせいぜい数箇
所であることから、ガラスコブの重量を数少ない噴出ガ
ス流で支える必要があり、各噴出口からかなりの流量の
ガスを噴出させる必要があり、ガス圧によっては、ガラ
スコブの成形面に凹部が生じるおそれもある。

【０００８】これに対して、特公昭５４−３９８４６号
公報に記載されているガラス成形装置においては、燒結
金属からなる多孔質からなる成形型は、その全体にわた
って微小な通路が多数設けられて、型面全体にほぼ均一
な膜状のガス層が形成されるから、ガラスゴブの安定性
が高くなり、異物の付着や、しわ、うねり等の発生を有
効に防止できる。ただし、燒結金属である以上、個々の
成形型によりガスが流通する通路面積に大きなばらつき
が生じるのを防止できない。従って、成形装置として、
例えばターンテーブル上に複数個の成形型を設けて、こ
のターンテーブルをインデックス回転させる間に、順次
各成形型にガラスゴブを供給するようになし、しかもこ
れら各成形型にガス圧源を共用させた時には、これら各
成形型によりガスの噴出流量が大きく変動してしまうこ
とになる。この結果、各々の成形型における型面に形成
されるガスの層が不揃いになり、ガスの噴出流量が多過
ぎて、ガラスゴブの安定的な保持が損なわれたり、ガラ
スゴブと成形型との間のギャップが極端に小さくなり、
外的要因、例えば微小な振動等が生じても、ガラスゴブ
が成形型に接触してしまうこともある。また、燒結金属
の場合には、その型面の表面に大小の凹凸が発生するの
を防止できず、この凹凸は数μｍ程度の極微小なものか
ら、数ｍｍというかなり大きな凹凸も存在する。従っ
て、ガスクッション層の厚み方向の寸法が小さいと、ガ
ラスゴブの表面が成形型の表面凹凸形状に倣うようにな
り、ガラス成形品の表面に所謂梨地状の微小凹凸が発生
する可能性もある。たとえ微小なものとは言え、ガラス
成形品の表面が梨地状となると、表面精度が悪く、特に
プレス成形時におけるガストラップの問題が生じる。ま
た、モールド成形等によりガラス板を直接成形する場合
においては、表面に梨地状の凹凸が生じると研磨仕上げ
を行わなければならない等という問題点もある。

【０００９】そこで、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。その結果
ガラスゴブを成形型に対して非接触状態となるように、
その間にガスギャップを形成するために、成形型に一軸
性の気孔を設けると、型面そのものに凹凸が生じるのは
やむを得ないものとして、ガラスの粘度との関係で、こ
の凹凸形状がガラスゴブに転写されない程度の微小なも
のとなし、かつこの気孔を、型面全体にほぼ均一で、し
かも高密度に分散させるようになし、かつ気孔から噴出
させるガスの圧力を調整すれば、ガラスゴブと成形型と
の間に一定の微小ガスギャップを形成でき、しかも全体
にわたってガスギャップが均一になる結果、ガラスゴブ
の安定性が図られて、表面にしわ、うねりや異物の付着
はもとより、梨地状の微小凹凸の発生等も防止でき、型
毎のバラツキのない安定した成形ができるとの知見を得
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、表面精度が極めて良好なガラ
ス成形品を形成できるようにすることにある。

【００１０】

【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、所定粘度の溶融ガラスを成形型内に
流下または滴下することにより所定の形状を有するガラ
ス成形品とする装置において、前記成形型には、その厚
み方向に貫通し、その型面の全面にわたって開口する一
軸方向性の多数の微小気孔をほぼ均一に分散させるよう
にして形成し、この型面の下方側からガスを前記各気孔
に供給する構成としたことをその特徴とするものであ
る。

【００１１】そして、気孔の孔径は２００μｍ以下であ
って、溶融ガラスを流下または滴下させるノズルの軸線
に対して概略平行となるようにして、１ｃｍ^２当りの断
面積の和を０．５ｍｍ^２以上になるような構成とするの
が正確なガスギャップ層を形成する上でさらに望まし
い。また、各気孔から等しい流量でガスを供給するに
は、成形型の型面を凹曲面形状となし、かつその厚みは
全体がほぼ均一なものとすることが望ましい。

【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。ここで、光学ガラスの成形
装置としては、例えば図１に示したような構成のものを
用いることができる。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２ａ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
端部から流出することになる。

【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を取り巻くようにチャンバ６が設けられてい
る。チャンバ６には、非酸化性のガス、例えば窒素ガス
や、アルゴンガスや一酸化炭素（ＣＯ）ガス等を供給す
るガス流入口６ａが接続され、またこのチャンバ６の下
端部は流出口６ｂが開口している。この流出口６ｂは、
ノズルチップ１から滴下される溶融ガラスの塊が通過す
ると共に、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。

【００１４】７は成形型であって、この成形型７の上面
は凹曲面形状の型面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から流下または滴下さ
れた溶融ガラスは、この型面７ａの形状に沿った形状に
成形されることになる。そして、成形型７は型保持部材
８上に設置されており、この成形型７は、溶融ガラスの
塊であるガラスゴブが供給された時に、ガラスゴブがそ
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とガラスゴブとの間に僅か
なガスギャップ層を形成する。このガスギャップ層を形
成するために、型保持部材８は前述したものと同用の非
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、成形型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、成形型７
を多孔質部材から構成することにより、その裏面７ｂ側
に供給されたガスが型面７ａ側に噴出させることにな
る。

【００１５】このために、成形型７は、例えば金属やシ
リコンカーバイド（ＳｉＣ）等からなり、その全体に一
軸方向性の微小な気孔９を多数設ける構成としている。
ここで、成形型７に設けた気孔９は、上下方向に向け
て、つまりノズルチップ１の軸線に対して概略平行な方
向に貫通するものであり、その孔径は２００μｍ以下で
あって、できるだけ孔径のばらつきを小さくする。ま
た、型面７ａの全体にわたってほぼ均一に分布するよう
になし、通気性を確保するため孔の断面積の和は１ｃｍ
^２当り０．５ｍｍ^２以上とする。ここで、型面７ａは凹
曲面形状のものであるが、その開口位置の如何に拘ら
ず、すべての気孔９における通路の長さをほぼ均一なも
のとするために、成形型７の型面７ａにおける凹曲面形
状と対応するように裏面７ｂを凸曲面形状となし、成形
型７の厚み寸法がその全体にわたってほぼ一定になるよ
うに構成している。

【００１６】以上の構成を有する光学ガラス成形装置を
用いて所定の曲面形状となったガラス成形品を製造する
方法について、図２乃至図４に基づいて説明する。な
お、成形方法としては、以下に説明するものの他、例え
ば自重落下方式，シャー等を用いた強制切断方式その他
にも適用できるものである。

【００１７】而して、図２に示したように、るつぼから
供給される溶融ガラスは、流出パイプ２を経てノズルチ
ップ１から流下するようになっており、この溶融ガラス
の流下時には、成形型７をノズルチップ１に近接した位
置に配置する。ここで、成形型７とノズルチップ１との
距離は、ガラス成形品の大きさに応じて適宜設定され
る。ノズルチップ１から流下する溶融ガラスはその表面
張力の作用によりほぼ球形に膨出するようになる。そし
て、図３に示したように、溶融ガラスが所定の大きさに
まで成長すると、その塊であるガラスゴブ１０が自重の
作用によって、ノズルチップ１から成形型７の型面７ａ
上に受承されることになる。この時に成形型７とノズル
チップ１との間を離間させると、図４に示したように、
ガラスゴブ１０はノズルチップ１から成形型７の上に移
行・分離されることになる。

【００１８】ここで、成形型７には、常時、その気孔９
からガスが噴出するようになっている。従って、この気
孔９から噴出したガスによりガスクッション層が形成さ
れ、ガラスゴブ１０は、成形型７に対して非接触状態に
保持される。ここで、気孔９は微小なものであり、かつ
型面７ａの全体にほぼ均等に分散配置されているから、
ガスクッション層の厚みは型面７ａにおいてほぼ均一に
なる。このように、ガス圧を一定に保つことによって、
ガラスゴブ１０と型面７ａとの間におけるガスギャップ
は全周にわたって一定に、例えば数μｍ〜数十μｍ程度
に保持される。従って、ガラスゴブ１０はフローティン
グ状態に保持される間に、７ａの曲面形状に倣うように
なり、例えば碁石の形状となったガラス成形品１１が成
形される。そして、型面７ａに開口する気孔９は孔径が
２００μｍ以下というように、極微小のものであること
から、ガラスの表面にこの気孔９による凹凸が転写され
ることはない。

【００１９】以上のことから、製造されたガラス成形品
１１は、型面７ａとは確実に非接触状態で安定的に保持
されるから、異物の付着等が防止され、しわやうねりの
無いガラス成形品１１が製造できる。さらに、型面７ａ
は大きな凹凸が無く、型毎の通気性のバラツキも少ない
ので、表面に傷や梨地等の凹凸が生じるおそれはない。
さらにまた、型面７ａの全体にわたってほぼ均一に分散
され、極めて多数のガスの噴出口が開口しているので、
ガスの噴出圧を低くできるようになり、従ってその流速
も遅くなるので、転写性に優れ、凹部の発生も防止でき
る。これによって、極めて高精度なガラス成形品が製造
できる。

【００２０】実施例１イソライト工業株式会社製のミクロポア耐火物ＭＰＲ−
７０（商品名）を用いて成形型７を形成した。このＭＰ
Ｒ−７０はシリコンカーバイドとアルミナからなるもの
であり、直径が６５〜７０μｍの断面円形の気孔９が一
方向に向けて直線的に形成され、孔の総断面積は１ｃｍ
^２当り約８ｍｍ^２となっており、しかも型面７ａの全体
にほぼ均一に分散されている。この成形型７を固定用の
金具を用いてステンレス鋼製の型保持部材８に固定的に
保持させた。成形型７の型面７ａは成形されるガラスの
形状に沿った所望の凹曲面形状となし、かつ気孔９の方
向は溶融ガラス供給ノズルの軸線と平行となし、その一
端が型面７ａに開口し、他端が裏面７ｂに開口してい
る。

【００２１】以上の成形型７を用いて、溶融ガラス供給
ノズルを構成する白金合金からなるノズルチップ１から
燐酸系ガラスからなる溶融ガラスを流下させた。この時
の溶融ガラスの粘度は１４ポアズであった。成形型７の
裏面７ｂ側に窒素ガスを供給し、全気孔８から噴出する
ガスの流量を０．５ｌ／ｍｉｎとなるように調整して、
この成形型７をノズルチップ１に対して所定の距離を置
いて対向配設させた。成形型７の型面７ａの中心とノズ
ルチップ１の中心との間を正確に調芯した状態に保持し
て、ノズルチップ１から溶融ガラスの流下が開始した
後、８．５秒経過した時に、成形型７を急速に下降させ
て、表面張力でガラス流を切断した。そして、成形型７
上でガラスを冷却した後にガラス成形品を取り出した。
この操作を繰り返し行い、所定数のガラス成形品を製造
した。これらのガラス成形品の重量を計量したところ、
１．１０±０．０１ｇであり、ガラス成形品の表面は型
面７ａと極めて近似した曲率半径が９．１ｍｍであっ
た。また、いずれの成形品も表面は滑らかで、微小な凹
凸もなく、また傷や汚れも認められず、モールド成形品
として、またプレス成形用のレンズ素材として十分に使
用できる高品質のものであった。

【００２２】実施例２一軸方向性の細孔を持つニッケル金属を用いて成形型７
を形成した。この成形型７は、直径が５〜１００μｍの
気孔が、１ｃｍ^２当りの総断面積が約３０ｍｍ ^２を有す
るように形成されている。この成形型７にランタン系ガ
ラスを加熱・溶融させて、その粘度が１１ポアズとした
状態でノズルチップ１から流下させた。成形型７には、
その裏面７ｂ側から０．３ｌ／ｍｉｎの流量の空気を気
孔９から噴出させて、ノズルチップ１から滴下したガラ
スゴブ１０をガスクッション層により保持させるように
して成形を行った。成形間隔、つまりガラス流の切断間
隔を３．０秒とした。製造されたガラス成形品は、その
重量が０．３２０±０．００５ｇであり、曲率半径は型
面７ａと極めて近似した６．０ｍｍであった。これらの
成形品は、表面が滑らかで凹凸がなく、また傷や汚れは
全く認められなかった。

【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、成形型の型面の全面にわた
って開口する一軸方向性の多数の微小気孔をほぼ均一に
分散させるようにして形成し、この型面の下方側からガ
スを各気孔に供給する構成としたので、表面にしわ、う
ねりや異物の付着はもとより、梨地状の微小凹凸の発生
等もなく、表面精度が極めて良好なガラス成形品を形成
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。

【図２】図１の成形装置において、ノズルチップから溶
融ガラスの流下が開始した状態を示す作動説明図であ
る。

【図３】所定の大きさのガラスゴブが形成された状態を
示す作動説明図である。

【図４】ガラスゴブをノズルチップから分離した状態を
示す作動説明図である。

【符号の説明】

１ノズルチップ７成形型７ａ型面７ｂ裏面８型保持部材９気孔１０ガラスゴブ１１ガラ
ス成形品

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定粘度の溶融ガラスを成形型内に流下
または滴下することにより所定の形状を有するガラス成
形品とする装置において、前記成形型には、その厚み方
向に貫通し、その成形面に開口する一軸方向性の多数の
微小気孔をその全面にわたってほぼ均一に分散させるよ
うに形成し、この成形面の裏面側からガスを前記各気孔
に供給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。
【請求項２】前記気孔は、その孔径は２００μｍ以下
であって、前記溶融ガラスを流下または滴下させるノズ
ルの軸線に対して概略平行となるように、１ｃｍ^２当り
の断面積の和が０．５ｍｍ^２以上となるように配置する
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。
【請求項３】前記型面を凹曲面形状となし、かつその
厚みは全体がほぼ均一なもの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。