JP2006265085A - プリフォーム製造装置およびプリフォーム製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 プリフォームを低コストで製造できるプリフォーム製造装置を提供すること。
【解決手段】 プリフォーム製造装置１は、溶融ガラスを受け止める第１の型２０と、この第１の型２０から移動された溶融ガラス塊を受け止める第２の型５０と、を備える。第１の型２０は、溶融ガラスを受け止める受け面２０Ａを有し、この受け面２０Ａで２つ以上の割型３０、４０に分割可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、光学素子の製造工程において、溶融ガラスからプリフォームを製造するプリフォーム製造装置およびプリフォーム製造方法に関する。

近年、光学素子、例えばデジタルカメラ等のレンズには、所定の形状に成形された光学レンズが用いられる。この光学レンズを高精度かつ大量に製造するため、例えば、以下のような方法が知られている。すなわち、まず、溶融ガラスを用いて、光学レンズの形状に近似した形状のガラス塊（以降、プリフォームと呼ぶ）を形成し、その後、このプリフォームを成形型で熱間加工する。

この方法によれば、溶融ガラスからプリフォームを経て光学レンズを成形するため、板状のガラスから切断、加工、プレス、研削、及び研磨等の多段階の工程を経て光学レンズを製造する方法に比べ、リードタイムを短縮できるとともに、加工不良による歩留まりの低下を抑えることができ、結果としてコストを大幅に削減できる、といった利点がある。

以上のプリフォームを製造するプリフォーム製造装置として、例えば、ノズルの先端から溶融ガラスを流下する流下装置と、この流下装置の下方に設けられ流下された溶融ガラスを受け止める下側成形型と、この下側成形型に嵌合する上側成形型と、を備えるプリフォーム製造装置がある（特許文献１参照）。

このプリフォーム製造装置によれば、まず、流下装置から下側成形型に溶融ガラスを流下する。すると、この流下された溶融ガラスは、下側成形型で受け止められて溶融ガラス塊となる。その後、下側成形型に上側成形型を嵌合させて溶融ガラス塊を成形し、プリフォームを製造する。
特開平７−１６５４３１

しかしながら、上述したプリフォーム製造装置では、高温の溶融ガラスが、直接、上側成形型および下側成形型に接触する。そのため、これらの成形型、特に下側成形型は、表面が酸化して荒れやすくなり、その結果、成形型表面が転写されるプリフォーム表面は光沢を失ってしまう。このような問題を解決するため、成形型を早期に交換することが考えられるが、成形型の交換手間がかかるので、プリフォーム製造装置の稼働率が低下し、製造コストが上昇するという問題があった。

そこで、本発明は、プリフォームを低コストで製造できるプリフォーム製造装置およびプリフォーム製造方法を提供することを目的とする。

本発明のプリフォーム製造装置は、溶融ガラスを受け止める第１の型と、この第１の型から移動された溶融ガラス塊を受け止める第２の型と、を備えるプリフォーム製造装置であって、前記第１の型は、溶融ガラスを受け止める受け面を有し、この受け面で２つ以上の割型に分割可能であることを特徴とする。

この発明によれば、第１の型を閉じた状態で、溶融ガラスを流下する。すると、この流下された溶融ガラスは、第１の型で受け止められ、溶融ガラス塊となる。その後、第１の型から溶融ガラス塊を移動し、この溶融ガラス塊は、第２の型で受け止められる。その後、この第２の型で溶融ガラス塊を成形して、プリフォームを製造する。したがって、高温の溶融ガラスを第１の型で受け止めておき、この溶融ガラス塊の温度が下がった後、溶融ガラス塊を第２の型に移動して成形できるので、成形型である第２の型の表面が酸化するのを抑制できるから、第２の型を早期に交換する必要がなく、プリフォームを低コストで製造できる。

本発明では、溶融ガラスを流下する流下装置と、前記第１の型から前記第２の型へ溶融ガラス塊を移動させる移動装置と、を備え、前記第１の型は、前記流下装置の下方に設けられ、前記第２の型は、前記第１の型の下方に設けられることを特徴とする。

本発明では、前記移動装置は、前記第１の型を開閉することが好ましい。この発明によれば、移動装置を第１の型を開閉する構成としたので、第１の型で受け止めたガラス塊を第２の型に容易に移動できる。

本発明では、前記移動装置は、前記割型をそれぞれ下方に向かって回動させることにより、前記第１の型を開くことが好ましい。この発明によれば、移動装置の割型をそれぞれ下方に向かって回動させる構成としたので、簡易な構造で確実に割型を開閉できる。

本発明では、前記受け面は、下方から上方に向かって拡開された形状であることが好ましい。例えば、受け面を略水平とした場合、第１の型に溶融ガラス塊が収容された状態で第１の型を開くと、溶融ガラス塊が割型に引っ掛かって、溶融ガラス塊の表面に水平方向に力が作用し、溶融ガラス塊を第２の型内に精度よく落下させることが困難になる場合があった。

そこで、この発明によれば、受け面を下方から上方に向かって拡開された形状としたので、溶融ガラス塊の表面に水平方向に力が作用するのを防止でき、溶融ガラス塊を下方の第２の型により精度よく落下させることができる。なお、本発明では、前記受け面は、錐状であることが好ましい。

本発明では、前記受け面は円錐形状であり、円錐の頂角は、３０度以上であることが好ましい。また、本発明では、前記受け面は円錐形状であり、円錐の頂角は、１５０度以下であることが好ましい。なお、円錐の頂角は、６０度以上１５０度以下であることがより好ましく、８０度以上１３０度以下がさらに好ましく、９０度以上１２０度以下がさらに好ましい。

本発明では、前記第１の型には、複数のキャビティ面が形成され、前記受け面は、これら複数のキャビティ面の中から選択されることが好ましい。

本発明では、前記受け面は、前記第１の型の姿勢を変更することにより、前記複数のキャビティ面の中から選択されることが好ましい。

この発明によれば、第１の型の姿勢を変更するだけで、複数のキャビティ面の中から受け面を選択できるので、各キャビティ面の使用頻度を低減でき、第１の型を長期に亘って使用できる。

本発明では、前記第１の型の開口幅は、所望するプリフォーム径の１．２倍以上であることが好ましい。なお、第１の型の開口幅は、所望するプリフォーム径の１．２倍以上であることがより好ましく、１．３倍以上がさらに好ましく、１．４倍以上がさらに好ましい。

本発明では、前記第１の型及び第２の型の一方又は両方の受け面が、金又は金合金であることが好ましい。第１の型の受け面を金又は金合金とすることにより、第１の型の受け面と溶融ガラス塊との濡れ性が悪くなり、第１の型と融着しにくくなる。したがって、第１の型と、溶融ガラス塊との融着により生じる焼付き、擦り傷を防ぐことができる。また、第２の型の受け面を金又は金合金とすることもできる。

本発明では、前記流下装置は、ｌｏｇη（ηは粘度、単位はポアズ）が７．６５以下の溶融ガラスを流下することが好ましい。

本発明では、前記第２の型は、溶融ガラス塊を受け止める第２の受け面を有し、前記第２の受け面は、下方から上方に向かって拡開された形状であり、前記第２の受け面の下方に、気体が噴出される噴出口を有する構造とすることができる。さらに、この場合、前記第２の受け面は、円錐形状であることが好ましい。また、本発明のプリフォーム製造装置により、球状プリフォームまたは、研磨ボール用粗球を製造することができる。

この発明によれば、前記第２の受け面の下方から噴出される気体により、前記第１の型から移動した溶融ガラス塊を回転させながら、球状のプリフォームを製造することができる。このとき、溶融ガラス塊は、前記第２の受け面と間欠的に接触した状態で成形することができる。したがって、プリフォーム成形時、溶融ガラス塊は第２の受け面内で、略浮遊した状態で成形することができるため、噴出口からの気体により、容易に回転でき球状のプリフォームを製造することができる。

また、前記第１の型で、流下装置から溶融ガラスを切断し、溶融ガラス塊とした状態で第２の受け面に移動することができる。したがって、流下装置から糸をひいた状態で第２の受け面で、プリフォームの成形が開始されることがなく、糸の巻き込みに起因する脈理を防ぐことができる。また、溶融ガラスを、一旦第１の型で受け止めてから第２の型に移動するため、溶融ガラス塊の落差を小さくすることができる。そのため、流下装置から、第２の型内に溶融ガラスを落下させる挙動を安定させ、精度よく第２の受け面に落下させることができる。さらに、第２の受け面の下方から噴出される気体により、溶融ガラス塊が、第２の受け面から外へ飛び出すことをなくすことができる。

また、第２の受け面の下方から噴出される気体を、第１の受け面で防ぐことができるため、第２の受け面の下方から噴出される気体の影響によるノズルの温度のバラツキ、低下を防ぐことができ、ノズルから安定した温度で溶融ガラスを流下させることができる。

製造される球状プリフォームは、光学素子を精密プレス成形により作製するためのプリフォーム、研磨ボール用粗球、又は精密プレス成形用プリフォーム作製用の中間体として用いることができる。また、研磨ボール用粗球は、研磨加工を実施した後、光学素子作製用プリフォームとして用いることができる。球状プリフォームは外観において完全な球状を意図するものではなく、例えば楕円球に近い多面体様、又は楕円球においてその局面の一部がへこんで複数の平面となっている態様のものであってもよい。

また、本発明のプリフォーム製造方法（請求項１８〜請求項２９）は、上述したプリフォーム製造装置（請求項１〜請求項１６）を、プリフォーム製造方法として展開したものである。このプリフォーム製造方法によれば、上述したプリフォーム製造装置で述べた効果と同様の効果を奏することができる。

本発明のプリフォーム製造装置およびプリフォーム製造方法によれば、次の効果が得られる。高温の溶融ガラスを第１の型で受け止めておき、溶融ガラス塊の温度が下がった後、溶融ガラス塊を第２の型に移動して成形するので、成形型である第２の型の表面が酸化するのを抑制できるから、第２の型を早期に交換する必要がなく、プリフォームを低コストで製造できる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るプリフォーム製造装置１を構成する溶融ガラス塊成形装置２の概略断面図である。溶融ガラス塊成形装置２は、後述するプレス成形装置３とともに、プリフォーム製造装置１を構成する。溶融ガラス塊成形装置２は、下方に向けて溶融ガラスを流下する流下装置１０と、この流下装置１０の下方に設けられた第１の型２０と、第１の型２０を開閉しかつ上下に移動させる移動装置としての開閉装置６０と、第１の型２０の下方に設けられた第２の型５０と、を備える。

流下装置１０は、溶融ガラスが収容された図示しないガラス溶融槽と、ガラス溶融槽から下方に延びて溶融ガラスを流下するノズル１１と、を含んで構成されている。なお、場合によっては、ノズル１１から流下する溶融ガラスの温度が軟化点以上になるように加熱する加熱装置を設けてもよい。この場合、具体的には、ノズル１１から流下する溶融ガラスを、ｌｏｇη（ηは粘度、単位はポアズ）が７．６５以下になるように加熱する。

第１の型２０は、ノズル１１の下方に設けられており、流下装置１０から流下した溶融ガラスを受け止める受け面２０Ａを有している。この第１の型２０は、中央で２つの割型３０、４０に分割される。これに伴って、受け面２０Ａは、割型３０の受け面３０Ａと、割型４０の受け面４０Ａとに分割される。

また、ノズル１１と第１の型２０との間には、可視光や赤外光等の光を射出する発光部２１と、この射出された光を検出するセンサ部２２とが設けられている。このセンサ部２２は、発光部２１からの光を検出することにより、流下装置１０から流下した溶融ガラス流が切断されたことを検知する。

割型３０、４０は、内部に気体供給室３３、４３を有する箱状であり、それぞれ、枠体３１、４１と、この枠体３１、４１に取り付けられた成形部３２、４２とで構成される。枠体３１、４１は、耐熱金属、ここではステンレスで形成されている。成形部３２、４２は、耐熱性の多孔質材料、ここではステンレスを焼結したポーラスメタルで形成されている。したがって、成形部３２、４２には、全面に亘って多数の微細孔が設けられているが、これら微細孔からの気体の漏洩を防止するため、受け面３０Ａ、４０Ａを除く部分には、コーティングが施されて、不要な微細孔が塞がれている。これにより、受け面３０Ａ、４０Ａにのみ、気体供給室３３、４３と外部とを連通する多数の微細孔が形成されている。

第１の型２０において、少なくとも受け面３０Ａ、４０Ａと、溶融ガラスとの接触する部分が、金又は、金合金であることが好ましい、受け面３０Ａ、４０Ａを金又は金合金とするためには、上述した耐熱性の多孔質材料に、例えばコーティングにより金又は、金合金の膜を形成してもよく、成形部３２、４２の一部又は全部を、金又は、金合金としてもよい。金合金としては、例えば、アルミニウム、ケイ素、バナジウム、クロム、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ルテニウム、鉛、銀、スズ、ハフニウム、タングステン及び白金の中から選ばれる少なくとも１つを含む金合金を挙げることができる。金合金を用いる場合、金の含有量は９０％以上であることが好ましい。また、コーティングにより、金又は、金合金膜を形成する場合、膜厚は０．１μｍ以上、５μｍ以下であることが好ましい。

また、割型３０、４０の枠体３１、４１の外周には、第１の型２０を冷却するための図示しない水冷管が設けられており、これら水冷管には、それぞれ、冷却水を循環させるための冷却水供給管および冷却水排出管が接続されている。

割型３０、４０には、それぞれ、気体供給室３３、４３に連通する気体供給パイプ３４、４４が接続されている。これら気体供給パイプ３４、４４を通して、気体供給室３３、４３にエアーや不活性ガス等の気体が供給されると、この気体は、多数の微細孔を通して、受け面３０Ａ、４０Ａから外部に噴出する。

受け面２０Ａは、下方から上方に向かって拡開された形状であることが好ましく、円錐形状が特に好ましい。なお、受け面の形状は、円錐に限らず、三角錐や四角錐等の多角錐でもよい。

開閉装置６０は、割型３０、４０を支持する支持部６３、６４と、これら支持部６３、６４に取り付けられた回動軸６１、６２と、この回動軸６１、６２を回動させるとともに上下方向に移動する図示しない駆動装置と、を有する。開閉装置６０は、図２に示すように、回動軸６１、６２を軸として、２つの割型３０、４０を下方に向かって互いに反対方向に回動させることにより、割型３０、４０を離隔させて、第１の型２０を開く。

第１の型２０が開いた状態において、割型３０、４０同士の間隔、つまり、第１の型の開口幅Ａは、得られるプリフォームの外径によって決定される。本実施形態では、この開口幅Ａは、所望するプリフォームの外径の１．５倍に設定されている。

図１に戻って、第２の型５０は、図示しない円形の回転テーブル上に設けられており、この回転テーブルが回転することにより、溶融ガラス塊成形装置２とプレス成形装置３との間で移動可能となっている。なお、第２の型５０は、回転テーブル上に等間隔で複数設けられているが、図１および図３には、第２の型５０が１つのみ示されている。

第２の型５０は、耐熱性の金属、ここではステンレスで形成されている。この第２の型５０は、凹状の第２の受け面５０Ａを有しており、この第２の受け面５０Ａは、窒化系金属や炭化系金属等の被膜が設けられている。窒化系金属としては、例えば、窒化チタン、窒化チタンアルミ、窒化クロムが挙げられる。炭化系金属としては、例えば、炭化チタン、炭化クロム、炭化タンタルが挙げられる。また、第２の受け面５０Ａを金又は金合金とすることもでき、金合金としては、第１の型に用いられる金属と同様の金属を含むことができる。

図３は、プリフォーム製造装置１を構成するプレス成形装置３の断面図である。プレス成形装置３は、上述した第２の型５０と、この第２の型５０の上方に配置された凹状の成形面７０Ａを有する第３の型７０と、第３の型７０を上下させて第２の型５０に嵌合させる図示しない押込機と、を含んで構成される。この第２の型５０は、回転テーブルによって、溶融ガラス塊成形装置２から移動してきたものである。

次に、プリフォーム製造装置１の動作について、図４〜図８を参照しながら説明する。まず、第１の型２０の受け面２０Ａに溶融ガラスが焼き付かないように、第１の型２０の割型３０、４０の水冷管内に冷却水を循環させて、第１の型２０を冷却しておく。

次に、図４に示すように、気体供給パイプ３４、４４から気体供給室３３、４３に気体を供給し、第１の型２０の受け面２０Ａの表面から気体を噴出させた状態で、流下装置１０のノズル１１から溶融ガラス流を流下させ、受け面２０Ａ上でこの溶融ガラス流を受け止める。この第１の型２０に流入した溶融ガラス流は、受け面２０Ａ上に浮遊して保持される。この溶融ガラス流が所定量に達すると、開閉装置６０は、第１の型２０を下方に移動させる。すると、溶融ガラス流は、表面張力により切断されて、溶融ガラス塊となる。

このとき、溶融ガラス塊の上面には糸引き部が生じるが、この糸引き部が溶融ガラス塊内に溶け込んで消失すると、図５に示すように、センサ部２２からの検出信号により、開閉装置６０が作動して、第１の型２０を開き、溶融ガラス塊を第２の型５０の受け面５０Ａに落下させる。

溶融ガラス塊が受け面５０Ａ上に落下した後、直ちに、回転テーブルを回転させて、溶融ガラス塊を保持した第２の型５０を、第１の型２０の下方から移動させる。同時に、別の空の第２の型５０を第１の型２０の下方に位置させて、次の溶融ガラス塊の落下に備える。また、開閉装置６０を作動させて、第１の型２０を閉じ、次の溶融ガラス流の流下に備える。続いて、溶融ガラス塊を保持した第２の型５０を、図６に示すように、加熱位置に移動し、加熱装置８１で第２の型５０を５００〜７００℃に加熱し、溶融ガラス塊の軟化状態を維持する。

次に、溶融ガラス塊を保持した第２の型５０を第３の型７０の下方に移動し、図７に示すように、第３の型７０を下降させて、第３の型７０を第２の型５０に嵌合させる。すると、溶融ガラス塊の下面が第２の型５０の第２の受け面５０Ａでプレス成形され、溶融ガラス塊の上面が第３の型７０の成型面７０Ａでプレス成形される。これにより、両面凸形状のプリフォームが得られる。このように、第３の型７０と第２の型５０とを嵌合することにより、プリフォームを高精度で成形できる。

その後、回転テーブルを回転させて、プリフォームを排出した第２の型５０を、温度調整位置に移動する。次に、図８に示すように、この第２の型５０に気体ガス噴出ノズル８２を差し込み、この気体ガス噴出ノズル８２からエアー、低温エアー、窒素ガス等の気体を噴出して、第２の型５０を４００〜５５０℃まで冷却する。この冷却された第２の型５０を、再び、第１の型の下方に移動し、上述した工程を繰り返す。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。高温の溶融ガラスを第１の型２０で受け止めておき、この溶融ガラス塊の温度が下がった後、溶融ガラス塊を第２の型５０に移動して成形するので、成形型である第２の型５０の表面が酸化するのを抑制できるから、第２の型５０を早期に交換する必要がなく、プリフォームを低コストで製造できる。

また、開閉装置６０を第１の型２０を開閉する構成としたので、第１の型２０で受け止めたガラス塊を第２の型５０に容易に移動できる。

また、開閉装置６０を割型３０、４０をそれぞれ下方に向かって回動させる構成としたので、簡易な構造で確実に割型３０、４０を開閉できる。

また、受け面２０Ａを下方から上方に向かって拡開された形状としたので、溶融ガラス塊の表面に水平方向に力が作用するのを防止でき、溶融ガラス塊を下方の第２の型５０により精度よく落下させることができる。

＜変形例１＞
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。例えば、前記実施形態では、凹状の第２の受け面５０Ａを有する第２の型５０および凹状の成形面７０Ａを有する第３の型７０を用いて、両面凸形状のプリフォームを成形したが、図９に示すように、第３の型７１の成形面７１Ａの中央部分を凸状にすることにより、片面凸状片面凹状のプリフォームを成形できる。そのほか、第２の型の第２の受け面および第３の型の成形面の曲率や形状を適宜調整することで、任意の形状や曲率を有するプリフォームを成形できる。

＜変形例２＞
また、図１０に示すように、第１の型１２０に２つのキャビティ面１２０Ａ、１２０Ｂを形成しておき、この第１の型１２０を回動軸を軸として回転させることにより、第１の型１２０の姿勢を変更して、２つのキャビティ面１２０Ａ、１２０Ｂの中から受け面を選択できるようにしてもよい。

＜変形例３＞
また、図１１に第２の型の他の例を示す。第２の型１５０は、溶融ガラス塊を受け止める第２の受け面１５０Ａが、下方から上方に向かって拡開された形状であり、第２の受け面１５０Ａの下方に、気体が噴出される噴出口１６０を有する構造である。受け面１５０Ａの構造は、下方から上方に向かって拡開された形状であれば特に限定されず、円錐形状、ワイングラス形状等の形状を挙げることができるが、球状のプリフォームを成形する点から、円錐形状が好ましく用いられる。円錐形状である場合、円錐の頂角θ（第２の受け面１５０Ａの両傾斜線のなす角）は５度以上８０度以下であることが好ましい。好ましくは１０度以上６０度以下、更に好ましくは、２０度以上４０度以下である。

また、噴出口１６０は、図１１においては、第２の受け面１５０Ａの最低部に一箇所設けられているが、２箇所以上に設けることもできる。噴出口１６０の位置についても、溶融ガラス塊が回転し、球状のプリフォームが成形される位置に設けられていればよく、受け面の最低部に限定されない。気体としては、空気、窒素ガスなどの不活性ガスを用いることができる。また、噴出口の直径、気体の流速は、ガラス塊の重量や粘度等を考慮して、適宜調整することができる。

第２の型１５０を用いたプリフォーム製造装置について説明する。溶融ガラスは図４に示す方法と同様に、流下装置１０のノズル１１から溶融ガラス流を流下させ、受け面２０Ａでこの溶融ガラス流を受け止め、溶融ガラス塊となる。このときに生じる糸引き部が溶融ガラス塊内に溶け込んで消失すると、図１２に示すように、第１の型２０を開き、溶融ガラス塊を第２の型１５０の受け面１５０Ａに落下させる。

落下した溶融ガラス塊は、図１３に示すように、噴出口１６０から噴出される気体により、第２の受け面１５０Ａと間欠的に接触しながら、球形に成形される。このとき、第１の型２０の受け面２０Ａにて、糸引き部が消失したガラス塊となっているため、成形の際に糸を巻き込むことがなく、脈理の形成を防止することができる。

実施例として、以下の５通りの試験を行った。
（１）第１の型から溶融ガラス塊を第２の型に落下させて、ばらつきを測定した。評価サンプル数は、それぞれ１００個とし、第２の型の中心からの距離の平均値を算出した。

［実施例１］
上述したプリフォーム製造装置（第１の型の受け面を円錐形状とし、開閉方向を下方に向かって互いに反対方向に回動させたもの）を用いた。なお、測定条件は、以下の通りである。
流下装置のノズル先端から第１の型までの距離 約１０ｍｍ
流下する溶融ガラスの温度 約９００℃
流下する溶融ガラスの粘性ｌｏｇη 約１．２
第１の型が溶融ガラス塊を保持する時間 約２．０秒
第１の型を開閉する時間 約０．３秒
第１の型から第２の型までの距離 約８００ｍｍ

［実施例２］
第１の型の受け面を円錐形状とし、開閉方向を水平方向とした。その他の条件は、実施例１と同じである。
［実施例３］
第１の型の受け面を球形状とし、開閉方向を水平方向とした。その他の条件は、実施例１と同じである。

実施例１では、ばらつきの平均が１５ｍｍであった。実施例２では、ばらつきの平均が１００ｍｍであった。実施例３では、ばらつきの平均が１５０ｍｍであった。したがって、本実施例により、第１の型の受け面を円錐形状とすることにより、第１の型から第２の型への溶融ガラス塊の落下精度を向上できることが判明した。また、さらに、開閉方向を下方に向かって互いに反対方向に回動させることにより、第１の型から第２の型への溶融ガラス塊の落下精度を著しく向上できることが判明した。

（２）第１の型から溶融ガラス塊を第２の型に落下させて、溶融ガラス塊の収容率を測定した。なお、プリフォーム製造装置の稼働時間を、１分（評価サンプル数２０個）、１０分（評価サンプル数２００個）、３０分（評価サンプル数６００個）の３通りについて測定した。測定結果は、以下の通りである。

ここで、実施例４は、実施例１と同じ構成のプリフォーム製造装置を用いた。実施例５は、実施例２と同じ構成のプリフォーム製造装置を用いた。実施例６は、実施例３と同じ構成のプリフォーム製造装置を用いた。

本実施例によれば、第１の型の受け面を円錐形状とすることにより、溶融ガラス塊を第１の型から第２の型に確実に収容できることが判明した。また、さらに、開閉方向を下方に向かって互いに反対方向に回動させることにより、溶融ガラス塊を第１の型から第２の型により確実に収容できることが判明した。

（３）最終的なプリフォームの不良率を測定した。なお、評価サンプル数を１０００個、２０００個、３０００個の３通りについて測定した。測定結果は、以下の通りである。

ここで、実施例７は、実施例１と同じ構成のプリフォーム製造装置を用いた。実施例８は、実施例２と同じ構成のプリフォーム製造装置を用いた。実施例９は、実施例３と同じ構成のプリフォーム製造装置を用いた。

本実施例によれば、第１の型の受け面を円錐形状とすることにより、プリフォームの不良率を低減できることが判明した。また、さらに、開閉方向を下方に向かって互いに反対方向に回動させることにより、プリフォームの不良率を著しく低減できることが判明した。

（４）第２の型（図１１）を用いて、脈理の形成をシャドー検査器、第２の型からの溶融ガラス塊の飛び出しを目視により確認した。第２の受け面は円錐形状とし、噴出口は、第２の受け面の頂点から１箇所のものを用いた。なお、プリフォーム製造装置の稼働時間を、５０分（評価サンプル数１０００個）、１００分（評価サンプル数２０００個）、１５０分（評価サンプル数３０００個）の３通りについて測定した。

［実施例１０］
第１の型の受け面を円錐形状とし、開閉方向を下方に向かって互いに反対方向に回動させたものを用いた。なお、測定条件は、以下の通りである。
流下装置のノズル先端から第１の型までの距離 約１０ｍｍ
流下する溶融ガラスの温度 約９００℃
流下する溶融ガラスの粘性ｌｏｇη 約１．２
第１の型が溶融ガラス塊を保持する時間 約２．０秒
第１の型を開閉する時間 約０．３秒
第１の型から第２の型までの距離 約８００ｍｍ
気体 エアー
気体流量 ０．５〜４．０Ｌ／ｍｉｎ

［比較例１］
第１の型を使用しなかった以外は、実施例１０と同じである。

測定結果は以下の通りである。本実施例によれば、第１の型を使用することにより、脈理の形成を防止することができることが判明した。また、プリフォーム形成時の第２の型からの飛び出しを低減できることが判明した。

（５）第１の型の受け面への金メッキの有無による第１の型との焼き付き、擦り傷の形成を目視、顕微鏡により確認した。なお、プリフォーム製造装置の稼働時間を、５０分（評価サンプル数１０００個）、１００分（評価サンプル数２０００個）、１５０分（評価サンプル数３０００個）の３通りについて測定した。

［実施例１１］
第１の型の受け面に金メッキを施した。その他の条件は、実施例１０と同じである。

［実施例１２］
実施例１０と同じ構成のプリフォーム製造装置を用いた。

測定結果は下記の通りである。本発明によれば、第１の型に金メッキを施すことにより、焼き付き、擦り傷を減少させ、不良率を低減できることが判明した。

本発明の一実施形態に係るプリフォーム製造装置を構成する溶融ガラス塊成形装置の概略断面図である。 前記実施形態に係る第１の型を開いた状態を示す拡大断面図である。 前記実施形態に係るプレス成形装置の概略断面図である。 前記実施形態に係る流下装置から第１の型に溶融ガラス流を流下した状態を示す概略断面図である。 前記実施形態に係る第１の型を開いた状態を示す概略断面図である。 前記実施形態に係る第２の型を加熱位置に移動した状態を示す概略断面図である。 前記実施形態に係る第２の型に第３の型を嵌合させた状態を示す概略断面図である。 前記実施形態に係る第２の型を冷却した状態を示す概略断面図である。 本発明の第１の変形例に係る第３の型を第２の型に嵌合させた状態を示す概略断面図である。 本発明の第２の変形例に係る第１の型を示す拡大断面図である。 本発明の第３の変形例に係る第２の型を示す拡大断面図である。 本発明の第３の変形例に係る第１の型を開いた状態を示す概略断面図である。 本発明の第３の変形例に係るプリフォームを成形する状態を示す概略断面図である。

符号の説明

１ プリフォーム製造装置
１０ 流下装置
２０、１２０ 第１の型
２０Ａ、１２０Ａ、１２０Ｂ 受け面
３０、４０ 割型
５０、１５０ 第２の型
５０Ａ、１５０Ａ 第２の受け面
６０ 開閉装置（移動装置）
１６０ 噴出口

Claims (30)

1. 溶融ガラスを受け止める第１の型と、この第１の型から移動された溶融ガラス塊を受け止める第２の型と、を備えるプリフォーム製造装置であって、
   前記第１の型は、溶融ガラスを受け止める受け面を有し、この受け面で２つ以上の割型に分割可能であることを特徴とするプリフォーム製造装置。
2. 請求項１に記載のプリフォーム製造装置において、
   溶融ガラスを流下する流下装置と、前記第１の型から前記第２の型へ溶融ガラス塊を移動させる移動装置と、を備え、
   前記第１の型は、前記流下装置の下方に設けられ、
   前記第２の型は、前記第１の型の下方に設けられることを特徴とするプリフォーム製造装置。
3. 請求項２に記載のプリフォーム製造装置において、
   前記移動装置は、前記第１の型を開閉することを特徴とするプリフォーム製造装置。
4. 請求項３に記載のプリフォーム製造装置において、
   前記移動装置は、前記割型をそれぞれ下方に向かって回動させることにより、前記第１の型を開くことを特徴とするプリフォーム製造装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のプリフォーム製造装置において、
   前記受け面は、下方から上方に向かって拡開された形状であることを特徴とするプリフォーム製造装置。
6. 請求項５に記載のプリフォーム製造装置において、
   前記受け面は、錐状であることを特徴とするプリフォーム製造装置。
7. 請求項６に記載のプリフォーム製造装置において、
   前記受け面は円錐形状であり、
   円錐の頂角は、３０度以上であることを特徴とするプリフォーム製造装置。
8. 請求項６に記載のプリフォーム製造装置において、
   前記受け面は円錐形状であり、
   円錐の頂角は、１５０度以下であることを特徴とするプリフォーム製造装置。
9. 請求項１から８のいずれかに記載のプリフォーム製造装置において、
   前記第１の型には、複数のキャビティ面が形成され、
   前記受け面は、これら複数のキャビティ面の中から選択されることを特徴とするプリフォーム製造装置。
10. 請求項９に記載のプリフォーム製造装置において、
    前記受け面は、前記第１の型の姿勢を変更することにより、前記複数のキャビティ面の中から選択されることを特徴とするプリフォーム製造装置。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載のプリフォーム製造装置において、
    前記第１の型の開口幅は、所望するプリフォーム径の１．２倍以上であることを特徴とするプリフォーム製造装置。
12. 請求項１から１１のいずれかに記載のプリフォーム製造装置において、
    前記第１の型及び第２の型の一方又は両方の受け面は金又は、金合金であることを特徴とするプリフォーム製造装置。
13. 請求項１から１２のいずれかに記載のプリフォーム製造装置において、
    前記流下装置は、ｌｏｇη（ηは粘度、単位はポアズ）が７．６５以下の溶融ガラスを流下することを特徴とするプリフォーム製造装置。
14. 請求項１から１３のいずれかに記載のプリフォーム製造装置において、
    前記第２の型は、溶融ガラス塊を受け止める第２の受け面を有し、
    前記第２の受け面は、下方から上方に向かって拡開された形状であり、前記第２の受け面の下方に、気体が噴出される噴出口を有することを特徴とするプリフォーム製造装置。
15. 請求項１４に記載のプリフォーム製造装置において、
    前記第２の受け面が、円錐形状であることを特徴とするプリフォーム製造装置。
16. 請求項１４又は１５に記載のプリフォーム製造装置において、
    製造されるプリフォームが、球状プリフォーム又は、研磨ボール用粗球であるプリフォーム製造装置。
17. 請求項１から１６のいずれかに記載のプリフォーム製造装置で製造されたプリフォームを、精密プレス成形することを特徴とする精密プレス成形装置。
18. 下方から上方に向かって拡開された受け面を有しかつこの受け面で２つ以上の割型に分割可能な第１の型を用いて、溶融ガラスからプリフォームを製造するプリフォーム製造方法であって、
    溶融ガラスを流下する流下工程と、
    この流下された溶融ガラスを前記型の受け面で受け止める溶融ガラス塊成形工程と、
    前記型を２つ以上の割型に分割して溶融ガラス塊を脱型する脱型工程と、
    この溶融ガラス塊を第２の型の第２の受け面で受け止め、プレス成形してプリフォームを製造するプレス成形工程と、を備えることを特徴とするプリフォーム製造方法。
19. 下方から上方に向かって拡開された受け面を有しかつこの受け面で２つ以上の割型に分割可能な第１の型を用いて、溶融ガラスからプリフォームを製造するプリフォーム製造方法であって、
    溶融ガラスを流下する流下工程と、
    この流下された溶融ガラスを前記第１の型の受け面で受け止める溶融ガラス塊成形工程と、
    前記型を２つ以上の割型に分割して溶融ガラス塊を脱型する脱型工程と、
    この溶融ガラス塊を、下方から上方に向かって拡開された形状の第２の型の第２の受け面で受け止め、この第２の受け面の下方から気体を噴出し、球状のプリフォームを製造する成形工程と、を備えることを特徴とするプリフォーム製造方法。
20. 請求項１９に記載のプリフォーム製造方法において、
    前記第２の受け面が、円錐形状であることを特徴とするプリフォーム製造方法。
21. 請求項１９又は２０に記載のプリフォーム製造方法において、
    前記成形工程において、前記溶融ガラス塊が、前記第２の受け面と間欠的に接触した状態で成形することを特徴とするプリフォーム製造方法。
22. 請求項１８から２１のいずれかに記載のプリフォーム製造方法において、
    前記受け面は、錐状であることを特徴とするプリフォーム製造方法。
23. 請求項２２に記載のプリフォーム製造方法において、
    前記第１の型の受け面を円錐形状とし、この円錐形の頂角を３０度以上とすることを特徴とするプリフォーム製造方法。
24. 請求項２２に記載のプリフォーム製造方法において、
    前記第１の型の受け面を円錐形状とし、この円錐形の頂角を１５０度以下とすることを特徴とするプリフォーム製造方法。
25. 請求項１８から２４のいずれかに記載のプリフォーム製造方法において、
    前記第１の型には、複数のキャビティ面が形成され、
    前記第１の型の姿勢を変更することにより、これら複数のキャビティ面の中から前記受け面を選択する受け面選択工程を備えることを特徴とするプリフォーム製造方法。
26. 請求項１８から２５のいずれかに記載のプリフォーム製造方法において、
    前記脱型工程では、前記割型をそれぞれ下方に向かって回動させることにより、前記型を開いて脱型することを特徴とするプリフォーム製造方法。
27. 請求項１８から２６のいずれかに記載のプリフォーム製造方法において、
    前記脱型工程では、前記第１の型の開口幅を、所望するプリフォーム径の１．２倍以上とすることを特徴とするプリフォーム製造方法。
28. 請求項１８から２７のいずれかに記載のプリフォーム製造方法において、
    前記流下工程では、ｌｏｇη（ηは粘度、単位はポアズ）が７．６５以下の溶融ガラスを流下することを特徴とするプリフォーム製造方法。
29. 請求項１８から２８のいずれか記載のプリフォーム製造方法において、
    第１の型及び第２の型の一方又は両方の受け面が金又は金合金であることを特徴とするプリフォーム製造方法。
30. 請求項１８から２９のいずれかに記載のプリフォーム製造方法で製造されたプリフォームを、精密プレス成形することを特徴とする精密プレス成形方法。

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