JP2002326823A - ガラス塊の製造方法及びガラス塊成形装置、ガラス成形品の製造方法、並びに光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】溶融ガラスから、外観不良のないガラス塊を生
産性よく作製できる方法及び装置を提供する。 【解決手段】 溶融ガラス塊を、間欠周回動をするガラ
ス塊成形部において成形、冷却してガラス塊とする、溶
融ガラス塊からガラス塊を製造する方法。前記ガラス塊
成形部の1回の間欠周回動時間が０．１秒以上、０．２
５秒以下であり、かつ前記ガラス塊成形部の1回の間欠
周回動距離が０．８〜７cmであることを特徴とする。回
転軸の周りに間欠回転動するターンテーブル及び前記タ
ーンテーブル上に設けられたガラス塊成形型を有する、
連続して流出する溶融ガラスからガラス塊を成形するた
めのガラス塊成形装置。前記ガラス塊成形型は、その上
面に溶融ガラスを受けてガラス塊を成形するガラス塊成
形部を複数箇所有し、かつ、前記ガラス塊成形型は、前
記ガラス塊成形部がターンテーブルの回転軸を中心とす
る円周上に等間隔に配列されるように、ターンテーブル
上に設けられることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融ガラスからプ
レス成形用素材に好適なガラス塊を製造する方法および
装置、並びにこのガラス塊をプレス成形用素材として用
い、この素材を加熱、プレス成形してガラス成形品を製
造する方法、前記ガラス成形品に研磨、研削加工を施し
て光学素子を作製する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス素材を加熱して、プレス成形によ
って所定形状にし、直接、レンズなどの高精度なガラス
成形品を作製する方法、及び、成形品に研削、研磨加工
を施してレンズなどのガラス製光学素子を作製する方法
は、光学素子などの高精度なガラス製品を高再現性かつ
高生産性のもとに量産できる技術として広く利用されて
いる。このようなプレス成形法は、プレス成形後の研
削、研磨加工が必要かどうかにより、プレス成形装置、
成形条件などが大きく異なる。しかし、各プレス成形に
適したガラス素材を作製してから、その素材を再加熱し
てプレスするという点では共通している。

【０００３】溶融ガラスを所定量だけ取り、これを塑性
変形させてガラス塊に成形して上記ガラス素材とする方
法は、溶解したガラスを一旦冷却することなしにガラス
素材を作製でき、そのため生産性に優れている。その一
例が特開平８−８１２２８号公報に開示されている装置
を用いたガラス塊の成形方法である。この装置は連続流
出する溶融ガラスを複数の受け型で順次受け取り、溶融
ガラスが変形可能な温度範囲にあるうちに受け型上でガ
ラス塊に成形するためのものである。この装置は、複数
の受け型をターンテーブル上に備え、このターンテーブ
ルを間欠回転させて、溶融ガラスからガラス塊を次々と
成形していく。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記ガラス塊の成形方
法は、生産性の優れたガラス塊の製造方法ではあるが、
次のような技術背景及び問題点を有していた。 （１）溶融ガラスは流出ノズルから連続して排出される
ので、受け型の入れ替えに時間をかけると受け型への溶
融ガラスの供給（以下、キャストという）がうまく行か
ない。したがって、ターンテーブルの１回の間欠回転に
要する時間（以下、移送時間という）が制限される。 （２）ターンテーブルの間欠回転時にキャストされたガ
ラスに加速度が加わる。この加速度によってガラスに力
が加わり、ガラスが変形する。変形量が少ないときは、
ターンテーブルの停止時にガラスは塊状に復元する。し
かし、変形量が大きいと復元時に折れ込みが発生する。
この折れ込みは成形されたガラス塊、さらにプレス成形
用のガラス素材に残留し、プレス成形品における欠陥部
となってしまう。上記ガラスの変形はガラスに加わる加
速度が大きく、ガラスの重量が大きいほど大きくなる傾
向がある。 （３）上記ガラス塊の成形方法では、受け型を使い回し
するので、キャストが行われる位置からガラス塊が取り
出される（以下、テイクアウトという）位置までの回転
角度に上限がある。また上記移送時間も制限されている
ので、ターンテーブルの一周に要する間欠駆動回数（セ
クション数という）を決めると、キャストからテイクア
ウトまでにかけられる時間も決まってしまう。しかし、
この時間が短か過ぎると、ガラス塊が充分冷却していな
い状態、すなわち塑性変形しうる状態でテイクアウトが
行われることになる。そうすると、テイクアウトやテイ
クアウト後の搬送過程でガラス塊が変形したり、ガラス
塊どうしがくっつくなどして、不良品ができてしまう。

【０００５】このように、連続流出する溶融ガラスを複
数の受け型で順次受け取り、溶融ガラスが変形可能な温
度範囲にあるうちに受け型上でガラス塊に成形する方法
は、上記のような技術背景及び問題点を有していた。そ
のため、比較的小さいガラス塊をゆっくりとしたスピー
ドで生産する場合には問題は生じないが、比較的大型の
ガラス塊を生産する場合や比較的小さいガラス塊であっ
ても速いスピード(より高い生産性)で生産する場合、良
品を製造することが難しかった。

【０００６】そこで本発明は、比較的大型のガラス塊を
生産する場合や比較的小さいガラス塊であって速いスピ
ード(より高い生産性)で生産する場合であっても、溶融
ガラスから、外観不良のないガラス塊、即ち、良品を生
産性よく作製できる方法及びガラス塊成形装置を提供す
ることを目的とする。さらに本発明は、上記ガラス塊を
プレス成形用の素材として用いて、例えばレンズのよう
な光学素子等のプレス成形品、あるいは研削、研磨加工
を施して光学素子となるプレス成形品を作製するガラス
成形品の製造方法を提供することを目的とする。さら
に、上記方法で得られたガラス成形品に研削、研磨を施
して光学素子を作製する方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以下、上記課題を解決す
るための本発明は以下のとおりである。 ［請求項１］ 溶融ガラス塊を、間欠周回動をするガラ
ス塊成形部において成形、冷却してガラス塊とする、溶
融ガラス塊からガラス塊を製造する方法であって、前記
ガラス塊成形部の1回の間欠周回動時間が０．１秒以
上、０．２５秒以下であり、かつ前記ガラス塊成形部の
1回の間欠周回動距離が０．８〜７cmであることを特徴
とするガラス塊の製造方法。 ［請求項２］ 溶融ガラス塊を、間欠周回動をするガラ
ス塊成形部において成形、冷却してガラス塊とする、溶
融ガラス塊からガラス塊を製造する方法であって、前記
周回動の半径が２０〜４０ｃｍであり、前記ガラス塊成
形部の数を３６〜１４４とすることを特徴とするガラス
塊の製造方法。 ［請求項３］ 複数のガラス塊成形部が円周上に等間隔
に設けられ、前記複数のガラス塊成形部を上記円周上に
沿って間欠周回動させ得る装置であって、上面に溶融ガ
ラスを受けてガラス塊を成形するガラス塊成形部を複数
箇所備えたガラス塊成形型を、ガラス塊成形部が前記円
周上に等間隔になるように配列した装置を用いることを
特徴とする、溶融ガラス塊を、間欠周回動をするガラス
塊成形部において成形、冷却してガラス塊とする、溶融
ガラス塊からガラス塊を製造する方法。 ［請求項４］ 回転軸の周りに間欠回転動するターンテ
ーブル及び前記ターンテーブル上に設けられたガラス塊
成形型を有する、連続して流出する溶融ガラスからガラ
ス塊を成形するためのガラス塊成形装置であって、前記
ガラス塊成形型は、その上面に溶融ガラスを受けてガラ
ス塊を成形するガラス塊成形部を複数箇所有し、かつ、
前記ガラス塊成形型は、前記ガラス塊成形部がターンテ
ーブルの回転軸を中心とする円周上に等間隔に配列され
るように、ターンテーブル上に設けられることを特徴と
するガラス塊成形装置。 ［請求項５］ 前記円周の半径が２０〜４０ｃｍであ
り、かつ前記ガラス塊成形部の数が３６〜１４４である
請求項４に記載のガラス塊成形装置。 ［請求項６］ 請求項１〜３のいずれか１項に記載の方
法により製造されたガラス塊をバレル研磨加工すること
を特徴とするプレス成形用素材の製造方法。 ［請求項７］ 請求項６に記載の方法により製造された
プレス成形用素材を加熱し、プレス成形してガラス成形
品を得ることを特徴とするガラス成形品の製造方法。 ［請求項８］ 請求項７に記載の方法により製造された
ガラス成形品に研削、研磨加工を施して光学素子を得る
ことを特徴とする光学素子の製造方法。

【０００８】上記本発明において、さらに以下の態様が
好ましい。 （１）上記請求項１〜３の製造方法において、前記溶融
ガラス塊が、連続して流出する溶融ガラス流出口の下方
に順次移送されるガラス塊成形部により流下する溶融ガ
ラスを受けることで形成され、前記1回の間欠周回動時
間当たり１つの溶融ガラス塊が形成される方法。 （２）上記請求項１及び２の製造方法において、複数の
ガラス塊成形部が円周上に等間隔に設けられ、前記複数
のガラス塊成形部を上記円周上に沿って間欠周回動させ
得る装置を用いる方法。 （３）上記請求項１と２、請求項２と３、請求項１と
３、及び請求項１〜３の製造方法を組み合わせることも
それぞれ可能である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態について
説明する。本発明は、溶融ガラス塊からガラス塊を製造
する方法である。より具体的には、溶融ガラス塊を、間
欠周回動をするガラス塊成形部において成形し、冷却し
てガラス塊とする方法である。そして、本発明の製造方
法の第１の態様では、上記ガラス塊成形部の1回の間欠
周回動時間が０．１秒以上、０．２５秒以下であり、か
つガラス塊成形部の1回の間欠周回動距離が０．８〜７c
mであることを特徴とする。

【００１０】ガラス塊の製造方法においては、上述のよ
うに、溶融ガラスは流出ノズルから連続して排出され、
受け型で、所定量の溶融ガラス塊にキャストする。受け
型は間欠周回動するが、溶融ガラス塊を供給された受け
型を次の受け型に入れ替えるのに時間をかけ過ぎると、
溶融ガラスが流出ノズルから受け型以外の場所(受け型
と受け型の間)に落下してしまう。溶融ガラスの流動性
はガラスの種類や温度により異なり、ある程度の調整は
可能であるが、実用上は、溶融ガラスの粘度は３０〜２
ポアズの範囲である。この範囲の粘度の溶融ガラスを上
述のようなキャスト不良を起こすことなく連続的(断続
的)に）が受け型にキャストさせるには、ガラス塊成形
部(受け型)の１回の間欠回転に要する時間(移送時間)
は、０．２５秒以下とする。また、ガラス塊成形部(受
け型)の１回の間欠回転に要する時間(移送時間)は、短
ければ短い程、キャスト不良は生じにくいが、上述のよ
うに間欠回転時にキャストされたガラスに加速度が加わ
る。そのため、移送時間が短すぎると、ガラスに加わる
加速度が大きくなり、ガラスの変形量が大きくなって停
止時に復元しきれず折れ込みが発生してしまう。そこ
で、ガラス塊成形部(受け型)の1回の間欠周回動時間は
０．１秒以上とする。ガラス塊成形部(受け型)の1回の
間欠周回動時間は、好ましくは０．１５〜０．２秒であ
る。

【００１１】さらに、ガラス塊成形部の1回の間欠周回
動距離は０．８〜７cmの範囲である。間欠周回動距離
は、短ければそれだけ間欠回転時にキャストされたガラ
スに加わる加速度は小さくなる。しかるに、1回の間欠
周回動距離は、ガラス塊の大きさを下回ることはできな
い。このような観点から、ガラス塊成形部の1回の間欠
周回動距離は０．８cmである。また、間欠周回動距離
は、長くなるとそれだけ間欠回転時にキャストされたガ
ラスに加わる加速度は大きくなる。また、ガラス塊の大
きさが大きいほど変形も大きくなる。流出する溶融ガラ
スから連続してガラス塊を製造する方法において製造さ
れるガラス塊の大きさの上限は１５cm程度であるから、
この程度の大きさのガラス塊であっても、復元不能なほ
ど変形しないという観点から、ガラス塊成形部の1回の
間欠周回動距離は７cmである。ガラス塊成形部の1回の
間欠周回動距離は、好ましくは１〜４cmの範囲である。

【００１２】さらに、本発明の製造方法の第２の態様
は、ガラス塊成形部の周回動の半径が２０〜４０ｃｍで
あり、前記ガラス塊成形部の数を３６〜１４４とするこ
とを特徴とする。上記半径が小さいとガラス塊成形部等
の機械的な寸法の制限により、ガラス塊成形部同士を近
づけるにも限界がある。したがって、上記半径は２０ｃ
ｍ以上とすることが望ましい。一方、上記半径を大きく
し過ぎると、ターンテーブルが撓んでしまったり、重量
が大きくなり過ぎたり、ガラス塊成形型が取付けられて
いるターンテーブルの慣性モーメントが大きくなり、タ
ーンテーブルの駆動系の負荷が大きくなり、ターンテー
ブルを高速に間欠回転させることが難しくなる。また上
記半径の増加に伴いガラス塊成形型の数を増やすことに
なるが、ガラス塊成形型の数が多くなり過ぎるとメンテ
ナンス時の型交換に要する時間が増大し、作業性が低下
したり、成形型の総重量が大きくなり過ぎて、上記ター
ンテーブルの駆動系負荷の増大ということにもなる。し
たがって、上記半径は４０ｃｍ以下とすることが望まし
い。上記半径のより好ましい範囲は、２０ｃｍ以上、３
０ｃｍ以下である。

【００１３】さらにガラス塊成形部が配列される円周の
半径を上記範囲にした上で、この円周上に等間隔で配置
されるガラス塊成形部の数を３６〜１４４とする。この
ガラス塊成形部の数が小さいと移送距離が大きくなり、
ガラスに加わる加速度が大きくなってしまう。一方、こ
の数が大き過ぎると上記範囲の半径をもつ円周上にガラ
ス塊成形部を配列しきれなくなってしまう。上記ガラス
塊成形部の数を偶数とすることが好ましく、４の倍数と
することがより好ましい。

【００１４】さらに、本発明の製造方法の第３の態様
は、複数のガラス塊成形部が円周上に等間隔に設けら
れ、前記複数のガラス塊成形部を上記円周上に沿って間
欠周回動させ得る装置であって、上面に溶融ガラスを受
けてガラス塊を成形するガラス塊成形部を複数箇所備え
たガラス塊成形型を、ガラス塊成形部が前記円周上に等
間隔になるように配列した装置を用いることを特徴とす
る。この装置については、以下に詳細に説明する。

【００１５】また本発明のガラス塊成形装置は、回転軸
の周りに間欠回転動するターンテーブル及び前記ターン
テーブル上に設けられたガラス塊成形型を有する、連続
して流出する溶融ガラスからガラス塊を成形するための
ものである。そして、前記ガラス塊成形型は、その上面
に溶融ガラスを受けてガラス塊を成形するガラス塊成形
部を複数箇所有し、かつ、前記ガラス塊成形型は、前記
ガラス塊成形部がターンテーブルの回転軸を中心とする
円周上に等間隔に配列されるように、ターンテーブル上
に設けられることを特徴とする。さらに、この装置にお
いては、上記本発明の製造方法の第２の態様と同様の理
由から、前記円周の半径が２０〜４０ｃｍであり、かつ
前記ガラス塊成形部の数が３６〜１４４であることが好
ましい。

【００１６】以下に上記装置及びこの装置を用いたガラ
ス塊の製造方法についてさらに説明する。図１は、ガラ
ス塊成形装置１００の側面図であり、図中に符号１０４
は溶融ガラスを連続して供給する溶融ガラス供給部であ
り、１０４ａはガラス塊を流出する流出ノズルである。
溶融ガラス供給部の上部は、攪拌槽、清澄槽、ガラス溶
解槽へつながっており、溶解、清澄、均質化された溶融
ガラスが連続して溶融ガラス供給部１０４へと送られて
くるようになっている。流出ノズル１０４ａを含む溶融
ガラス供給部１０４は流下する溶融ガラスの温度が一定
になるように温度制御されている。１０２は溶融ガラス
を受け取り、ガラス塊に成形するガラス塊成形部が設け
られたガラス塊成形型であり、１０６はガラス塊成形型
を保持する保持部である。本装置は複数個のガラス塊成
形型１０２を備えており、これらガラス塊成形型１０２
は軽量かつ高強度のアルミニウム合金製のターンテーブ
ル１１６に配置されている。ターンテーブル１１６は、
後述するように間欠回転駆動されるが、この駆動は１１
８のダイレクトドライブモータによって行われる。ガラ
ス塊成形型１０２は、ガラス塊の成形に適した温度にな
るよう、加熱炉１１２によって調温されている。またガ
ラス塊成形型１０２によって成形中のガラス塊も、加熱
炉１１２によって取り出しまでの間に徐々に冷却され
る。１０８は、前述のターンテーブル１１６、ダイレク
トドライブモータ１１８などからなるガラス塊成形型の
移送部を示している。

【００１７】次に、この装置によってガラス塊がどのよ
うに成形されるかについて説明する。まず、溶融ガラス
から所定重量のガラス塊を成形するには、清澄、均質化
された溶融ガラスを連続して一定の速度で溶融ガラスの
流出パイプから流下させる。流下する溶融ガラスをガラ
ス塊成形部を備えた複数個のガラス塊成形型１０２によ
って次々と受けて、例えばおはじき状のガラス塊に成形
する。複数のガラス塊成形型１０２は、溶融ガラスの受
け取り（以下、キャストという）、ガラス塊の成形、ガ
ラス塊成形型１０２からのガラス塊の取り出し（以下、
テイクアウトいとう）を順次行い、テイクアウト後は再
びキャスト工程へと戻され、循環して使用される。この
ようなガラス塊成形型１０２の移送は、ターンテーブル
１１６上にガラス塊成形型１０２のガラス塊成形部がタ
ーンテーブルの回転軸を中心とした同一円周上に等間隔
に配列するようにして、ターンテーブルを間欠回転させ
ることによって行われる。

【００１８】図２は、図１に示した成形装置１００を平
面視したものである。Ａがキャスト位置、Ｂがテイクア
ウト位置である。テイクアウトは、Ｂの位置にきたガラ
ス塊がテイクアウト手段１１４より吹き出すガスによっ
て、扇形のガラス塊回収部１２０へと吹き飛ばされるこ
とによって行われる。図２に示されているように、３６
個のガラス塊成形型１０２はターンテーブル１１６の回
転中心の周りに等間隔に配列されているが、各ガラス塊
成形型１０２に設けられた複数のガラス塊成形部もター
ンテーブル１１６の回転中心の周りに等間隔に配列して
いる。例えば、各成形型上面に２箇所のガラス塊成形部
が設けられている場合、この装置１００は７２のセクシ
ョンから構成され、各セクションは５°間隔に配列され
ることになる。キャストやテイクアウトは、ガラス塊成
形部がＡやＢの位置に停留している間に行われる。

【００１９】溶融ガラスは所定の一定したスピードで連
続流下するので、流下する溶融ガラス流の先端部を切断
あるいは分離する時間間隔（以下、カッティングタイム
という）を所定の値に設定することによって、所定重量
のガラス塊を多量に高い生産性のもとに生産することが
できる。上記カッティングタイムは、ガラス塊成形部が
キャスト位置へ到着し、キャストを行い、キャスト後に
キャスト位置から搬出され、次のガラス塊成形部が上記
キャスト位置に到着するまでの時間に相当する。これに
応じて、ガラス塊成形部は１セクション分移動する。な
お、以下の説明では、単位時間あたりの溶融ガラスの流
下量を表すのに、１日あたりに流出パイプから流下する
溶融ガラスの重量、すなわち引上量を用いる。一定の引
上量に対して、カッティングタイムはガラス塊の重量だ
けでなく、単位時間あたりのガラス塊の生産個数を決定
する。以下、１分あたりのガラス塊の生産個数をＤＰＭ
という単位で表すことにする。

【００２０】上述のように、キャストからテイクアウト
までの間、ターンテーブルの間欠回転によって、ガラス
成形部上のガラスは加速減速時の加速度を受ける。本形
態では、セクション数を多くすることによって、１セク
ション間の移動は、回転運動よりもむしろ直線運動とし
て近似することができる。ガラス塊成形部は、図３に基
づいて後述するように、例えば複数のガス噴出口が設け
られた凹面状の窪みによって構成されている。そしてキ
ャストされたガラスは、ガス噴出口より噴出するガスの
風圧によって浮上した状態でガラス塊に成形される。こ
のような成形中にガラス塊に加速度が加わると、ガラス
塊成形部の中心位置からガラスが大きく偏ってしまう
か、伸びるなどガラスが変形する。ガラスの重量が大き
いほど、このような加速度によってガラスに大きな力が
加わるので、上記変形量が大きくなる。そして、ターン
テーブルが間欠的に停止する際にこのような加速度がな
くなるので、塑性変形可能なガラスはマーブル状などの
ガラス塊の形状に戻ろうとする。この時、大きく変形し
たガラスに折れ込みが発生してしまう。また、ガラスが
ガラス塊成形部に強い力によって押さえつけられること
により、ガラスが変形したり、接触部分が急激に冷やさ
れることでカンワレと呼ばれる微小クラックが生じるな
ど、外観不良になってしまう。したがって、ターンテー
ブルの間欠回転による加速度を、生産性を維持しつつ減
少させる必要がある。

【００２１】前述のように引上量とガラス塊重量が決め
られていれば、カッティングタイムを変えることはでき
ない。したがって、加速度を低減するにはガラス塊成形
部が１セクション分、移動する距離（以下、移送距離と
いうが、移送距離は制御上設定された移送時間でガラス
塊成形部が移送される距離に相当する）を短くとる必要
がある。したがって、なるべく多くのガラス塊成形部を
円周上に等間隔に配列することによって、ガラス塊成形
部の間隔、すなわち移送距離を短縮することで、加速度
を低減することができる。

【００２２】本発明の製造方法の第１の態様では、上述
のように、この点を考慮して、ガラス塊成形部の1回の
間欠周回動時間を０．１秒以上、０．２５秒以下とし、
かつガラス塊成形部の1回の間欠周回動距離を０．８〜
７cmとした。さらに、本発明の製造方法の第２の態様で
は、上述のように、周回動の半径を２０〜４０ｃｍと
し、ガラス塊成形部の数を３６〜１４４とした。

【００２３】上記のようにターンテーブル上のガラス塊
成形部の数、すなわちセクション数を増やすことによっ
て、テイクアウトまでにガラス塊を充分冷却することが
できる。カッティングタイムを変えないで、キャストか
らテイクアウトまでの時間を冷却に充分な長さにするに
は、キャスト位置からテイクアウト位置までのセクショ
ン数を増やせばよい。ターンテーブル上のセクション数
を増やせば、キャスト位置からテイクアウト位置までの
セクション数も増加するので、ガラス塊を充分冷却して
からテイクアウトすることができる。ターンテーブル上
のセクション数を増やした上で、キャスト位置とテイク
アウト位置をテイクアウト時におけるガラス塊が塑性変
形しない温度まで冷却することが好ましい。具体的には
テイクアウト時のガラス塊の温度をガラス転移温度以下
とすることが好ましい。ガラス塊の温度が高いとテイク
アウトされたガラス塊同士が融着したり、テイクアウト
時に加わる力などによってガラス塊が変形してしまう。
上記のように、ガラス塊を充分冷却した後にテイクアウ
トすれば、このような問題を回避することができる。

【００２４】ところで、キャスト位置では溶融ガラス流
の先端部を分離する際、降下切断法と呼ばれる方法を用
いる。この方法はガラス塊成形部を流出パイプの先端に
近づけて溶融ガラス流の先端部を受け、その後、溶融ガ
ラス流の流下スピードよりも充分速くガラス塊成形部を
降下させて、ガラスの分離を行うものである。このよう
な方法では、ガラス塊成形部をキャスト位置において上
下運動させることになる。そこで、そのための機構が必
要になり、ターンテーブル上にはガラス塊成形部を備え
たガラス塊成形型だけでなく、ガラス塊成形型を支持す
る機構も載置しなければならない。そのため、ガラス塊
成形型１個が占める大きさはガラス塊成形部の大きさに
比べて大きく、ガラス塊成形部を狭い間隔で円周上に配
列する妨げとなる。そこで、本発明の第３の製造方法で
使用する装置及び本発明のガラス塊成形装置では、ガラ
ス塊成形型の上面に複数のガラス塊成形部を設け、ター
ンテーブル上にこのような成形型を複数、ガラス塊成形
部が円周上の等間隔に配列するように配置する。ガラス
塊成形型上面のガラス塊成形部が設けられる範囲は、同
種のガラス塊成形型をターンテーブル上に回転軸を中心
とした円周上に等間隔に配列し、ガラス塊成形部が前記
円周上に配列するような領域とすることが好ましい。ま
た、ガラス塊成形型1個に設けられるガラス塊成形部の
数は２または３とすることが好ましく、２箇所とするこ
とが特に好ましい。このようなガラス塊成形型によれ
ば、ガラス塊成形部の間隔を狭めることが可能となり、
間欠回転時のガラスに加わる加速度を低減することがで
きる。

【００２５】図３はガラス塊成形型１０２の断面を示し
たものである。型はカーボン製またはステンレス製とす
ることが、高速で駆動できるよう高強度を保ちつつ軽量
化が図られることから好ましい。ガラス塊成形型の上面
には、凹状のガラス塊成形部１０２−１が２つ設けられ
ており、その各々の成形面には複数のガス吐出口１０２
−１−１が設けられている。ガス吐出口からは空気ある
いは窒素などのガスが吐出され、ガラス塊成形部上のガ
ラスに風圧が加えられる。この風圧によって溶融ガラス
塊は浮上成形されて、ガラス塊となる。先に説明したよ
うに、降下切断法によって溶融ガラス流先端部の分離を
行う場合は、キャスト位置にガラス塊成形部が来たとき
にガラス塊成形型を上昇させて流出パイプにガラス塊成
形部を近づけ、溶融ガラス流先端部をガラス塊成形部に
よって受けた後、ガラス塊成形型を降下させて所定重量
のガラスをガラス塊成形部に受け取る。キャストはガラ
ス塊成形部がキャスト位置に停留している間に行われ
る。なお、ガラス塊成形型上昇時の上記ガス吐出口より
吐出されるガスによって溶融ガラスが流出パイプに濡れ
上がらないよう、ガラス塊成形部が流出ノズルに接近し
ている状態ではガス吐出量を減少させることが好まし
い。ガラス塊成形型の２つのガラス塊成形部のうちの１
つにキャストが終わるとターンテーブルが間欠回転し
て、もう一つのガラス塊成形部がキャスト位置に来るよ
うにガラス塊成形型が移送される。このガラス塊成形部
にも同様にしてキャストが行われると、このガラス塊成
形型はキャスト位置から完全に搬出され、次のガラス塊
成形型のガラス塊成形部がキャスト位置に移送される。
尚、ガラス塊成形型上昇時のガス噴出量の切り替えは、
ガラス塊成形型毎に行っても良いし、ガラス塊成形部毎
に行っても良い。但し、ガラス塊成形型毎に行う場合
は、その型の一方のガラス塊成形部にはキャストされた
ガラスが入った状態で他のガラス塊成形部にキャストが
行われる。従って、ガス噴出量の減少は、一方のガラス
塊成形部にある既にキャストされたガラスに不良が生じ
ないように調整する。

【００２６】ガラス塊成形中にガラスが受ける加速度を
低減する上記方法は、ガラス塊を高生産性のもとに製造
する状況で特に有効である。そのため、引上量を８０ｋ
ｇ／日以上、２００ｋｇ／日以下の範囲とし、カッティ
ングタイムを０．１秒以上、０．２５秒以下とすること
が好ましく、０．１５〜０．２秒とすることがより好ま
しい。なお、上記引上量を１分あたりの溶融ガラスの流
下スピードに換算すると、５５ｇ／分〜１３９ｇ／分と
なる。この引上量を溶融ガラスの流出速度にすると、
４．５ｃｍ／秒〜１０．５ｃｍ／秒の範囲になる。流出
ノズルより流下する溶融ガラスの粘度は、溶融ガラス供
給部の温度を制御することによって３０〜２ポアズの範
囲にすることが好ましく、２０〜２ポアズの範囲にする
ことがさらに好ましい。

【００２７】ガラス塊成形部が配列されている円周の半
径、ガラス塊成形部の数（セクション数）、カッティン
グタイムを上記の範囲にすることによって、ガラス塊成
形時にガラスが受ける最大加速度を３．１４〜９．４ｍ
／秒（ただし、重力加速度分を除く）といった好ましい
範囲内に抑えることができる。本発明の製造方法は、
０．３ｇの比較的軽量なガラス塊から３０ｇ程度の比較
的大きな重量のガラス塊を生産するのに適している。特
にガラス塊成形中にガラスが受ける加速度を低減するこ
とによって、２．０〜３０ｇの範囲の比較的重量の大き
なガラス塊を折れ込みなどの欠陥ができないように良好
に成形することができる。さらに重量の大きなガラス塊
は冷却しにくく、キャストからテイクアウトまでの時間
を充分にとれなかった従来の方式では、テイクアウト以
降においてガラス塊が変形したり、融着することがあっ
たが、セクション数を増やすことによって０．３〜０．
８ｇと比較的重量が小さく、ＤＰＭが１８０〜１５０程
度の効率で生産する場合でも、キャストからテイクアウ
トまで充分な冷却時間をとることができる。

【００２８】上記本発明の第１〜３のいずれかの態様の
製造方法により製造されたガラス塊は、バレル研磨加工
することによりプレス成形用素材とすることができる。
具体的には、溶融ガラスから成形されたガラス塊はアニ
ールされた後、バレル研磨されて表面を粗面化されて、
プレス成形用素材となる。バレル研磨加工は、常法で行
うことができる。また、溶融ガラスからプレス成形用素
材を作製するまでの一連の工程は、大気中で行うことが
できる。

【００２９】さらに、上記の方法により製造されたプレ
ス成形用素材は、加熱され、プレス成形してガラス成形
品とすることができる。この際、プレス成形用素材は、
必要に応じて表面に窒化ホウ素などの粉末状離型剤が塗
布される。プレス成形用素材は、プレス成形可能な粘
度、例えば１０⁴〜１０⁶ポアズになるまで再加熱され、
プレス成形型によって加圧成形され、プレス成形品とな
る。この時、プレス成形型の温度は６００〜７５０℃に
調温しておくことが好ましい。プレス成形の条件やプレ
ス成形型は、常法及び公知の物を用いることができる。

【００３０】さらに上記の方法により製造されたガラス
成形品に研削、研磨加工を施するこで、光学素子を得る
ことができる。即ち、プレス成形品の表面に研削、研磨
加工が施されて凸レンズ、凹レンズ、メニスカスレンズ
などの各種レンズやプリズムなどの各種光学素子のよう
な最終製品に仕上げられる。このような、最終製品の形
状に近似したプレス成形品を作製し、研削、研磨加工に
よる仕上げを行って最終製品を得るためのプレス成形方
法は、再加熱、プレス成形の一連の工程を大気中で行う
ことができる。

【００３１】上記本発明の第１〜３のいずれかの態様の
製造方法により製造されたガラス塊はバレル研磨せずに
精密プレス成形用素材として使用することもできる。精
密プレス成形では、ガラス塊の再加熱、プレス成形型に
よるプレス成形は窒素雰囲気などの非酸化性雰囲気中で
行うことか好ましい。またプレス成形時のガラスの粘度
は１０⁸ポアズ程度で行うことが好ましい。精密プレス
成形ではプレス成形型の成形面の形状を精密にガラスに
転写して、プレス成形後にガラスに研削、研磨加工を施
さなくても光学素子などの高い形状精度を備えたガラス
成形品が得られる。

【００３２】本発明の製造方法及び装置の実施において
使用されるガラスは、流出ノズルより安定して流出し、
キャスト、成形時に失透することがない安定したガラス
であればよい。また降下切断法を適用する場合は、降下
切断によってガラスが糸を引くことなく、良好な分離が
できるものであればよい。このような条件を満たすもの
として、ＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂系光学ガラス、Ｂ₂Ｏ₃−Ｚｎ
Ｏ−Ｌａ₂Ｏ₃系光学ガラスなど各種光学ガラスを例示す
ることができる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明す
る。 （実施例１〜５、比較例１〜５）Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ−Ｌａ
₂Ｏ₃系光学ガラスおよびＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂系光学ガラス
の２種類の溶融ガラスを用意した。そして大気中におい
て、これら溶融ガラスを白金合金製の流出ノズルから連
続流下させて、その溶融ガラスを順次、カーボン製のガ
ラス塊成形型の上面に設けられたガラス塊成形部で受け
て、これを浮上成形し、ガラス塊を成形した。溶融ガラ
スの流出時の粘度は、Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ−Ｌａ₂Ｏ₃系光学
ガラスが１０ポアズおよびＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂系光学ガラ
スが５ポアズであった。なお、実施例１、２で使用した
成形装置は図１に図示された上記のガラス塊成形装置で
ある。

【００３４】実施例１はＢ₂Ｏ₃−ＺｎＯ−Ｌａ₂Ｏ₃系光
学ガラスが得られる溶融ガラスからガラス塊を成形した
ものであり、実施例２はＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂系光学ガラス
が得られる溶融ガラスからガラス塊を成形したものであ
る。実施例１および２では、上面に２つのガラス塊成形
部を備えた３６個のガラス塊成形型を使用し、ガラス塊
成形部の総数すなわちセクション数を７２とした（ガラ
ス塊成形部の1回の間欠周回動距離は２．２cmであ
る）。実施例１では３６ＤＰＭの生産スピードで、実施
例２では１７３ＤＰＭの生産スピードでいずれも折れ込
み、脈理などの欠陥のないガラス塊を生産することがで
きた。

【００３５】これに対して、実施例１と同じ生産スピー
ドでＢ₂Ｏ₃−ＺｎＯ−Ｌａ₂Ｏ₃系光学ガラスが得られる
溶融ガラスからガラス塊を従来の方法で成形したものが
比較例１である。比較例１では１個につきガラス塊成形
部を１つ備えたガラス塊成形型を３６個使用し、３６セ
クションでターンテーブルが１回転するようにした（ガ
ラス塊成形部の1回の間欠周回動距離は４．４cmであ
る）。なお、ターンテーブルの回転中心と各ガラス塊成
形部の中心の距離は、実施例１、比較例１とも２５ｃｍ
にしてある。このような条件でガラス塊成形を行ったと
ころ、折れ込み、脈理などの欠陥がガラス塊に発生して
しまい、歩留まりが低下してしまった。

【００３６】次に比較例２としてＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂系光
学ガラスが得られる溶融ガラスからガラス塊を従来の方
法で成形したものが比較例２である。比較例２では１個
につきガラス塊成形部を１つ備えたガラス塊成形型を３
６個使用し、３６セクションでターンテーブルが１回転
するようにした（ガラス塊成形部の1回の間欠周回動距
離は４．４cmである）。なお、ターンテーブルの回転中
心と各ガラス塊成形部の中心の距離は、実施例２、比較
例２とも２５ｃｍにしてある。このような条件でガラス
塊成形を行ったところ、比較例２ではテイクアウト時の
ガラス塊が充分冷却されていないため、テイクアウト
後、ガラス塊同士の貼付が発生してしまった。

【００３７】同様に、実施例３〜５について表１に示す
条件で成形を行ったところ、良好にガラス塊を製造する
ことができたが、比較例３〜５に示す条件で成形を行っ
たところ、良好なガラス塊の製造はできなかった。（実
施例５及び比較例５におけるガラス塊成形部の1回の間
欠周回動距離はそれぞれ２．２及び４．４cmである。） このように従来の方法によって、折れ込み、脈理などの
欠陥が発生したり、ガラス塊同士の貼付がおきるような
成形でも、本実施例によれば重量０．４〜２．５ｇのお
はじき状の良好なガラス塊成形を行うことができた。

【００３８】

【表１】

【００３９】（実施例６）実施例１〜５で得られたガラ
ス塊を大気中においてさらにアニールした後、室温まで
冷却した。そしてこのガラス塊にバレル研磨を施して、
表面を一様に粗面化し、プレス成形用素材とした。この
プレス成形用素材に窒化硼素の粉末状離型剤を一様に塗
布した後、大気中において、ガラスの粘度が１０⁴〜１
０⁶ポアズの範囲なる温度まで加熱して、超硬合金製の
金型を用いてプレス成形し、目的とする最終製品である
メニスカスレンズの形状に近似するレンズブランクを得
た。そして、このレンズブランクに研削、研磨加工を施
してメニスカスレンズに仕上げた。なお、金型成形面の
形状を適宜選択して、他の形状のレンズ、あるいはプリ
ズムなどのレンズ以外の光学部品のブランクをプレス成
形することができる。そしてこれらのブランクに研削、
研磨加工を施し最終製品を得ることができる。なお、最
終製品である光学素子には必要に応じて光学薄膜を成膜
することもできる。

【００４０】（実施例７）次に、屈伏点が６００℃以下
の光学ガラスが得られる溶融ガラスを準備し、実施例１
のガラス塊成形装置を用いて、ガラス塊を成形した。得
られたガラス塊をアニールし、室温まで冷却した。な
お、ここまでの工程は大気中で行われる。次に、このガ
ラス塊を窒素雰囲気中においてガラスの粘度が１０⁸ポ
アズ程度になる温度まで加熱し、加熱軟化したガラスを
プレス成形型を用いて窒素雰囲気中で精密プレス成形
し、プレス成形型の成形面をガラスに精密に転写した。
このような方法により非球面レンズを得た。このような
精密プレス成形では、プレス成形後に研削、研磨加工を
施さずに非球面レンズなどの光学素子を得ることができ
る。なお、得られた光学素子には必要に応じて光学薄膜
を成膜することもできる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、溶融ガ
ラスから外観不良のないガラス塊を生産性よく作製する
ためのガラス塊の製造方法およびガラス塊成形装置を提
供できる。さらに上記ガラス塊をプレス成形用の素材と
して用いて、例えばレンズのような光学部品等のプレス
成形品を作製するガラス成形品の製造方法、並びにこの
ガラス成形品に研削、研磨加工を施して最終製品である
光学部品を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のガラス塊成形装置の側面図。

【図２】 本発明のガラス塊成形装置の概略平面図。

【図３】 本発明のガラス塊成形装置で用いるガラス塊
成形型の断面図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井口 義規 東京都新宿区中落合２丁目７番５号 ホー ヤ株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融ガラス塊を、間欠周回動をするガラ
   ス塊成形部において成形、冷却してガラス塊とする、溶
   融ガラス塊からガラス塊を製造する方法であって、 前記ガラス塊成形部の1回の間欠周回動時間が０．１秒
   以上、０．２５秒以下であり、かつ前記ガラス塊成形部
   の1回の間欠周回動距離が０．８〜７cmであることを特
   徴とするガラス塊の製造方法。
2. 【請求項２】 溶融ガラス塊を、間欠周回動をするガラ
   ス塊成形部において成形、冷却してガラス塊とする、溶
   融ガラス塊からガラス塊を製造する方法であって、前記
   周回動の半径が２０〜４０ｃｍであり、前記ガラス塊成
   形部の数を３６〜１４４とすることを特徴とするガラス
   塊の製造方法。
3. 【請求項３】 複数のガラス塊成形部が円周上に等間隔
   に設けられ、前記複数のガラス塊成形部を上記円周上に
   沿って間欠周回動させ得る装置であって、上面に溶融ガ
   ラスを受けてガラス塊を成形するガラス塊成形部を複数
   箇所備えたガラス塊成形型を、ガラス塊成形部が前記円
   周上に等間隔になるように配列した装置を用いることを
   特徴とする、溶融ガラス塊を、間欠周回動をするガラス
   塊成形部において成形、冷却してガラス塊とする、溶融
   ガラス塊からガラス塊を製造する方法。
4. 【請求項４】 回転軸の周りに間欠回転動するターンテ
   ーブル及び前記ターンテーブル上に設けられたガラス塊
   成形型を有する、連続して流出する溶融ガラスからガラ
   ス塊を成形するためのガラス塊成形装置であって、前記
   ガラス塊成形型は、その上面に溶融ガラスを受けてガラ
   ス塊を成形するガラス塊成形部を複数箇所有し、かつ、
   前記ガラス塊成形型は、前記ガラス塊成形部がターンテ
   ーブルの回転軸を中心とする円周上に等間隔に配列され
   るように、ターンテーブル上に設けられることを特徴と
   するガラス塊成形装置。
5. 【請求項５】 前記円周の半径が２０〜４０ｃｍであ
   り、かつ前記ガラス塊成形部の数が３６〜１４４である
   請求項４に記載のガラス塊成形装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の方
   法により製造されたガラス塊をバレル研磨加工すること
   を特徴とするプレス成形用素材の製造方法。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の方法により製造された
   プレス成形用素材を加熱し、プレス成形してガラス成形
   品を得ることを特徴とするガラス成形品の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の方法により製造された
   ガラス成形品に研削、研磨加工を施して光学素子を得る
   ことを特徴とする光学素子の製造方法。