JP2007246307A - ガラス塊成形装置、ガラス塊の製造方法ならびに光学素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の成形型を用いてガラスを安定した状態で浮上しながら成形するガラス塊成形装置を提供する。
【解決手段】 熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊成形装置であって、（１）複数の成形型と、前記ガスを供給するガス供給機構と、このガス供給機構から各成形型にガスを送るガス流路を備え、かつガラス成形時の成形型におけるガス噴出量が、他の成形型のガス噴出口におけるガスの圧力変動に起因して変動するのを抑制するための緩衝機構を、前記ガス流路に設けてなるガラス塊成形装置、および（２）複数の成形型と、前記ガスを供給するガス供給機構とを備え、かつ該ガス供給機構が、各成形型毎に独立して設けられてなるガラス塊成形装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガラス塊成形装置、ガラス塊の製造方法および光学素子の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、複数の成形型を用いてガラスを安定した状態で浮上しながら成形するガラス塊成形装置とガラス塊の製造方法、および上記装置を用いて成形したガラス塊あるいは上記方法により作製したガラス塊を精密プレス成形して光学素子を製造する方法に関するものである。

熔融ガラスを流出し、成形型で受けて浮上させながら精密プレス成形に使用するプリフォームを成形する方法が知られている。この方法によれば、プリフォーム表面にシワができたり、成形中にカン割れと呼ばれるガラスの破損が生じるのを防止することができる。
このような方法は特許文献１に記載されている。

上記方法は連続して流出する熔融ガラスを次々に成形するため、複数の成形型を用いることが望まれる。成形に使用する成形型は成形が終わり成形品を取り出せば、再び熔融ガラスを受けるために使用できるので、循環して使用することが望ましい。このような方法では、常時、２つ以上の成形型上でガラスを浮上して成形していることになる。
このような装置では一つのガス供給機構をガス供給源とし、この供給源から供給されるガスを各成形型に分配して使用する。

複数の成形型は前述のようにガラスを成形しているものもあれば、成形したガラスを取り出し、空の状態のものもある。したがって、ガラスを浮上している状態の成形型では噴出するガスの圧力はガラス浮上のために増加し、空の成形型でのガス圧力よりも高くなる。また、ガラスの浮上状態が変動するとその成形型における噴出ガスの圧力が変動する。このように各成形型間においてガス圧力が変動するとその変動が他の成形型におけるガス圧力に影響し、各成形型におけるガラスの浮上が不安定になる。

例えば、浮上ガス圧が不十分の場合はガラスの一部が成形型に接触し、その部分が過剰に冷却されてガラスに不均一な歪みが生じ、破損しやすくなる。またガラスを上下動させて回転して球状に成形する場合、上下動がうまくいかなくなったり、ガス噴出口を塞いでしまう。浮上ガス圧が過剰の場合も成形型内でガラスが安定せず、所望の形状に成形できないという問題が生じる。
特開２００３−２０２４８号公報

本発明は、このような事情のもとで、複数の成形型を用いてガラスを安定した状態で浮上しながら成形するガラス塊成形装置とガラス塊の製造方法を提供することを目的とする。

あわせて、上記装置を用いて成形したガラス塊あるいは上記方法により作製したガラス塊を精密プレス成形して光学素子を製造する方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定のガラス塊成形装置や特定のガラス塊の製造方法を用いることにより、その目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、
（１） 熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊成形装置であって、
複数の成形型と、前記ガスを供給するガス供給機構と、このガス供給機構から各成形型にガスを送るガス流路を備え、かつガラス成形時の成形型におけるガス噴出量が、他の成形型のガス噴出口におけるガスの圧力変動に起因して変動するのを抑制するための緩衝機構を、前記ガス流路に設けたことを特徴とするガラス塊成形装置、
（２） ガス流路が、一つのガス供給機構から送られるガスを各成形型に分配する分岐部を有すると共に、該分岐部と各成形型との間のガス流路に、緩衝機構として逆流防止弁を設けてなる上記（１）項に記載のガラス塊成形装置（以下、ガラス塊成形装置１と称する。）、
（３） ガス流路が、一つのガス供給機構から送られるガスを各成形型に分配する分岐部を有すると共に、該分岐部と各成形型との間のガス流路に、緩衝機構としてガス流量調整機構を設けてなる上記（１）項に記載のガラス塊成形装置（以下、ガラス塊成形装置２と称する。）、
（４） 成形型のガス噴出部が多孔質材によって形成されてなる上記（２）または（３）項に記載のガラス塊成形装置、
（５） ガス流路が、一つのガス供給機構から送られるガスを各成形型に分配する分岐部を有すると共に、前記ガス流路の緩衝機構として、各成形型のガス噴出部を構成する材料に多孔質材を用いる上記（１）項に記載のガラス塊成形装置（以下、ガラス塊成形装置３と称する。）、
（６） 熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊成形装置であって、
複数の成形型と、前記ガスを供給するガス供給機構とを備え、かつ該ガス供給機構が、各成形型毎に独立して設けられていることを特徴とするガラス塊成形装置（以下、ガラス塊成形装置４と称する。）、
（７） 複数の成形型を循環移送する成形型移送機構を備えてなる上記（１）〜（６）項のいずれか１項に記載のガラス塊成形装置、
（８） 熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊の製造方法であって、
複数の成形型で、前記ガスを供給するガス供給源を共有すると共に、該ガス供給源と各成形型の間に存在するガス分岐部と、各成形型の間でガスの逆流を抑制しながら、複数の成形型上で同時にガラスの成形を行うことを特徴とするガラス塊の製造方法（以下、ガラス塊の製造方法１と称する。）、
（９） 熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊の製造方法であって、
複数の成形型で、前記ガスを供給するガス供給源を共有すると共に、該ガス供給源と各成形型の間に存在するガス分岐部と、各成形型の間でガスの流量を調整しながら、複数の成形型上で同時にガラスの成形を行うことを特徴とするガラス塊の製造方法（以下、ガラス塊の製造方法２と称する。）、
（１０） 熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊の製造方法であって、
共通のガス供給源から、分岐したガラス流路を介して各成形型にガスを送り、前記各成形型の多孔質材で形成されたガス噴出部からガスを噴出させ、複数の成形型上で同時にガラスの成形を行うことを特徴とするガラス塊の製造方法（以下、ガラス塊の製造方法３と称する。）、
（１１） 熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊の製造方法であって、
複数の成形型に独立したガス供給源からガスを供給しながら、複数の成形型上でガラス
の成形を行うことを特徴とするガラス塊の製造方法（以下、ガラス塊の製造方法４と称する。）、および
（１２） 上記（１）〜（７）項のいずれか１項に記載の装置を用いて成形したガラス塊、または上記（８）〜（１１）項のいずれか１項に記載の方法により作製したガラス塊を加熱し、精密プレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法、
を提供するものである。

本発明によれば、複数の成形型を用いてガラスを安定した状態で浮上しながら成形するガラス塊成形装置とガラス塊の製造方法、および上記装置を用いて成形したガラス塊あるいは上記方法により作製したガラス塊を精密プレス成形して光学素子を製造する方法を提供することができる。

まず、本発明のガラス塊成形装置について説明する。
本発明のガラス塊成形装置は、大きく分けて二つの態様があり、まず第１の態様は、熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊成形装置であって、
複数の成形型と、前記ガスを供給するガス供給機構と、このガス供給機構から各成形型にガスを送るガス流路を備え、かつガラス成形時の成形型におけるガス噴出量が、他の成形型のガス噴出口におけるガスの圧力変動に起因して変動するのを抑制するための緩衝機構を、前記ガス流路に設けたことを特徴とするガラス塊成形装置である。

この第１の態様のガラス塊成形装置は、さらに、前記ガス流路に設ける緩衝機構の種類によって、以下に示すガラス塊成形装置１、ガラス塊成形装置２およびガラス塊成形装置３の三つの態様に分けられる。
また、第２の態様のガラス塊成形装置は、後で説明するガラス塊成形装置４である。

［ガラス塊成形装置１］
このガラス塊成形装置１は、前記第１の態様において、ガス流路が、一つのガス供給機構から送られるガスを各成形型に分配する分岐部を有すると共に、該分岐部と各成形型との間のガス流路に、緩衝機構として逆流防止弁が設けられている成形装置である。

当該ガラス塊成形装置１においては、複数の成形型のガス供給源を共有し、一つのガス供給機構から送り出されるガスを分岐部で分配して逆流防止弁を介して各成形型にガスを導く。そのため、特定の成形型において噴出するガスの圧力が変動しても、その変動が特定の成形型と分岐部の間に設けられた逆流防止弁によって他の成形型から噴出するガス圧力に及ぶのを阻止することができる。逆流防止弁は公知のものを使用することができる。

図１は、本発明のガラス塊成形装置１の一例の部分概略図であり、（ａ）は平面視図、（ｂ）は側面図である。図２は、本発明のガラス塊成形装置１におけるガス分岐部回りの一例の部分概略図である。

図１及び図２において、符号１は矢印方向にインデックス回転するターンテーブル、２は成形型、３はガス流路、４はガス分岐部、５は逆流防止弁、６はガス供給機構である。

［ガラス塊成形装置２］
このガラス塊成形装置２は、前記第１の態様において、ガス流路が、一つのガス供給機構から送られるガスを各成形型に分配する分岐部を有すると共に、該分岐部と各成形型との間のガス流路に、緩衝機構としてガス流量調整機構が設けられている成形装置である。
すなわち、前記ガラス塊成形装置１における逆流防止弁の代わりに、ガス流量調整機構が設けられていることになる。

当該ガラス塊成形装置２においては、複数の成形型のガス供給源を共有し、一つのガス供給機構から送り出されるガスを分岐部で分配し、ガス流量調整機構を介して各成形型にガスを導く。この場合、各ガス流量調整機構の入口側に高い圧力をかけておき、各ガラス塊形成部へのガス流量を該流量調整機構で絞ることにより、各ガス流量調整機構の出口側に背圧がかかった際も、流量の変動を小さく抑え、他のガラス塊成形部における流量には影響を与えないようにする。

流量調整機構の調整については、ガスを供給した状態で各ガス流量調整機構の絞りを、出口側の流量を測定しながら、各ガラス塊成形部から噴出するガス流量が均等になるように調整するのがよい。

［ガラス塊成形装置３］
このガラス塊成形装置３は、前記第１の態様において、ガス流路が、一つのガス供給機構から送られるガスを各成形型に分配する分岐部を有すると共に、前記ガス流路の緩衝機構として、各成形型のガス噴出部を構成する材料に多孔質材が用いられている成形装置である。

当該ガラス塊成形装置３においては、前記のガラス塊成形装置１における逆流防止弁や、ガラス塊成形装置２におけるガス流量調整機構の機能を成形型のガス噴出部を構成する多孔質材が果たす。多孔質材はガスの流れに対する抵抗として機能する。多孔質材から噴出するガスによりガラスに浮上圧力を加える場合、浮上圧力に対する反作用はガスの流れに対する抵抗として働く。このとき多孔質材による抵抗に比べて浮上圧力による反作用に基づく抵抗は十分小さいものとなるから、上記反作用の変動が噴出するガスの量に与える影響を小さくすることができ、他の成形型における成形に悪影響を及ぼさずにすむ。多孔質材の上記効果をより大きくする上から好ましい多孔質材は、ステンレスなどの耐熱材からなり、気孔率３０％以下、平均孔径２０μｍ以下の材料である。

なお、前記の成形装置１と成形装置３の組合わせ、成形装置２と成形装置３の組合わせが可能であり、この組合わせによって、さらに安定したガラスの浮上を行うことができる。

図３は、本発明のガラス塊成形装置３の一例の部分概略図であり、（ａ）は平面視図、（ｂ）は側面図である。図４は、本発明のガラス塊成形装置３における成形型の多孔質材金型を示す概略図である。符号７は多孔質材金型、８はガラス塊を示し、その他の符号は、前記成形装置１と同様である。

［ガラス塊成形装置４］
このガラス塊成形装置４は、熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊成形装置であって、
複数の成形型と、前記ガスを供給するガス供給機構とを備え、かつ該ガス供給機構が、各成形型毎に独立して設けられていることを特徴とする。

当該ガラス塊成形装置４においては、成形型毎にガス供給源を分け、一つのガス供給装置から一つに成形型にガスを供給するようにする。このような構造により、成形型毎にガス供給は独立することになるので、他の成形型におけるガス圧力変動が別の成形型のガス圧力に影響を及ぼさずに済む。

図５は、本発明のガラス塊成形装置４の一例の概略側面図であり、符号は、前記ガラス塊成形装置１と同様である。

前記のガラス塊成形装置１、２および３は、このガラス塊成形装置４と比較してガス供給機構を共有化するため、装置全体を低コストで作ることができる。また省エネ、省スペースの観点からも有利である。複数の成形型を移送しながらガラス塊を成形するため、成形装置４のように複数のガス供給機構から移動中の各成形型にガスを送るための配管をするのは装置が煩雑になってしまう。これに対し、成形装置１〜３はガス供給機構から分岐部まで配管を１本で済ませることができるため、装置設計が容易になる。

前記成形装置１〜４は共に、複数の成形型を循環移送する成形型移送装置を備えることにより連続して流出する熔融ガラスを次々に成形することができる。例えば、ターンテーブルと前記テーブルをインデックス回転する回転装置を用い、成形型を同期して同一円周上を周回させることにより成形を次々に行うようにする。これらの点は上記各態様で共通する。以下、この共通点について説明する。

まず目的とするガラス組成が得られるように調合したガラス原料を熔融容器に導入して加熱、熔融し、清澄、均質化して熔融ガラスを得る。そして、熔融容器に取り付けられたパイプからガラスが失透しない温度で一定の流量で熔融ガラスを導きパイプ流出口から連続して流出する。質量が一定のガラス成形品を得る上からパイプの温度を制御するなどして単位時間あたりの流出する熔融ガラス量を一定に維持する。

パイプ下方には成形に使用する個数の成形型を載せたターンテーブルを用意する。ターンテーブルの回転軸を中心とする円周上に成形型を等間隔に配置し、テーブルをインデックス回転させて各成形型を同期して成形型の個数に対応する停留位置に順次移送する。

上記停留位置のうちの一つをキャスト位置に割り振り、キャスト位置に停留する成形型の上方にパイプ流出口が位置するようにする。

キャスト位置で成形型に熔融ガラスを供給するが、熔融ガラスが供給された成形型はテーブルの回転によってキャスト位置から搬出され、空の状態の成形型がキャスト位置に搬入される。熔融ガラス塊を載せた成形型は移動、停留を繰り返しながら、その成形型上で熔融ガラス塊がガラス塊に成形される。

熔融ガラス塊の成形法にはいくつかの種類がある。第１の成形法は、成形型からガスを噴出してガラスに上向きの風圧を加え、成形型上でガラスを浮上させながら成形する方法である。この方法により、自由表面からなる表面を有するガラス成形品を得ることができる。第１の成形法では成形型のガス噴出口を多孔質材で構成することが望ましい。多孔質材の裏面にガス圧を加えることにより多孔質材内の微小空間を通って多孔質材表面に均一かつ多数存在する微細孔からガスが噴出する。このガス噴出によりガラス下面全体に浮上のための風圧を加えることができる。

第２の成形法も、成形型からガスを噴出してガラスに上向きの風圧を加えるが、この方法では成形型の形状を成形型の凹部の水平断面が円形であって、下から上に向かって円形の直径が増加する形状、好ましくは、下から上に向かって円形の直径の増加率が増加する形状（例えばラッパ状）とする。上記ガスの噴出口はラッパ状の凹部の底部に設ける。ガラスが凹部下方に向かって下降すると上向きの強い風圧を受けて上昇し、上昇すると前記風圧が減少するので下降するというように凹部内で上下動を繰り返す。この上下動によってガラスはランダムに回転し、球状に成形される。前記上下動は他の成形型におけるガス
の圧力変動要因になるが、緩衝機構によって圧力変動を抑えることができる。

このようにして成形したガラス塊が取り出す際の力によって変形しない程度にまで冷却した段階で成形型から取り出す。成形型から取り出したガラス塊はアニールして室温まで冷却する。

次に、本発明のガラス塊の製造方法について説明する。
本発明のガラス塊の製造方法には、以下に示すガラス塊の製造方法１、２、３および４の四つの態様がある。

［ガラス塊の製造方法１］
このガラス塊の製造方法１は、熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊の製造方法であって、
複数の成形型で、前記ガスを供給するガス供給源を共有すると共に、該ガス供給源と各成形型の間に存在するガス分岐部と、各成形型の間でガスの逆流を抑制しながら、複数の成形型上で同時にガラスの成形を行うことを特徴とする。
当該ガラス塊の製造方法１は、前述のガラス塊成形装置１の使用方法に相当する。

［ガラス塊の製造方法２］
このガラス塊の製造方法２は、熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊の製造方法であって、
複数の成形型で、前記ガスを供給するガス供給源を共有すると共に、該ガス供給源と各成形型の間に存在するガス分岐部と、各成形型の間でガスの流量を調整しながら、複数の成形型上で同時にガラスの成形を行うことを特徴とする。
当該ガラス塊の製造方法２は、前述のガラス塊成形装置２の使用方法に相当する。

［ガラス塊の製造方法３］
このガラス塊の製造方法３は、熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊の製造方法であって、
共通のガス供給源から、分岐したガラス流路を介して各成形型にガスを送り、前記各成形型の多孔質材で形成されたガス噴出部からガスを噴出させ、複数の成形型上で同時にガラスの成形を行うことを特徴とする。
当該ガラス塊の製造方法３は、前述のガラス塊成形装置３の使用方法に相当する。

［ガラス塊の製造方法４］
このガラス塊の製造方法４は、熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊の製造方法であって、
複数の成形型に独立したガス供給源からガスを供給しながら、複数の成形型上でガラスの成形を行うことを特徴とする。
当該ガラス塊の製造方法４は、前述のガラス塊成形装置４の使用方法に相当する。
本発明のガラス塊の製造方法によれば、成形型上でガラスを安定して浮上させることができるので、所望の形状のガラス塊を成形できる。また、成形中のガラスが長時間にわたり成形型に接触することも回避できるので、ガラスを均一に冷却することができ、その結果、ガラス塊に非対称な歪みがたまり機械的な強度が低下する問題も解消することができる。

次に、本発明の光学素子の製造方法について説明する。
［光学素子の製造方法］
本発明の光学素子の製造方法は、上記ガラス塊成形装置を用いて成形したガラス塊または上記ガラス塊の製造方法により作製したガラス塊を加熱し、精密プレス成形することを特徴とする。

この方法は前記装置により作製したガラス塊あるいは前記方法で作製したガラス塊を精密プレス成形用プリフォームとすることを前提とする。成形したガラス塊を必要に応じて洗浄し、表面に炭素含有膜などをコーティングする。この膜はプレス成形時にガラスが十分にプレス成形型内に伸びるようにするためのガラスとプレス成形型の間の潤滑性を高める機能を果たす。

次いで、ガラス塊をプレス成形型内に導入してガラス塊とプレス成形型を一緒に加熱し、精密プレス成形してガラス全体の形状を成形するとともに、プレス成形型の成形面を精密にガラスに転写する。そして、プレス成形型でガラスに圧力を加えた状態でガラスとプレス成形型を冷却し、プレス成形品が変形しない温度になってからプレス成形型から取り出す。ガラス塊に炭素含有膜をコーティングした場合は前記膜を酸化などの方法により除去し、光学素子を得る。精密プレス成形品には必要に応じて心取りなどの加工を行ってもよい。あるいは、予熱したプレス成形型に別途加熱したガラス塊を導入し、精密プレス成形してもよい。上記精密プレス成形は公知の方法を用いればよい。例えば、成形面に炭素膜を形成したＳｉＣ製のプレス成形型や成形面に貴金属合金を形成したＷＣ製のプレス成形型などの公知の型を用い、窒素と水素の混合ガス雰囲気中でプレス成形型の加熱、精密プレス成形を行う方法を採用することができる。

このようにして非球面レンズ、球面レンズなどの各種レンズ、プリズムなどの光学素子を製造する。得られた光学素子には必要に応じて反射防止膜などの光学多層膜を形成してもよい。

このように、本発明の光学素子の製造方法によれば、プリフォームとなるガラス塊を安定して供給することができるので、光学素子を安定して量産することができる。

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１
インデックス回転するターンテーブル上に等間隔に１２個の成形型を配置し、各成形型上面に多孔質材により形成した凹部を設ける。凹部の形状は回転対称であり、目的とするガラス塊の下面に合わせた形状に加工してある。なお、多孔質材の仕様は、材質ＳＵＳ３１６、気孔率２０％、平均孔径８μｍである。

多孔質材の裏側の成形型内部には空間が設けてあり、この空間にはターンテーブルに成形型を固定する固定具を介してガスを送るためのガス流路が接続されている。前記各固定具の下部にはガス流路にガスを送るためのチューブが取り付けられ、これらチューブの他端はターンテーブルの回転軸内で収束されている。回転軸内に収束された各チューブは各々、逆流防止弁を介して分岐部で合流し、ガス流路が１本の主管に合する。この主管は、回転自在の継ぎ手を介してテーブルとともに回転する部分と回転しない部分に分かれている。回転する部分が分岐部につながり、回転しない部分は回転軸外に設置してあるガス供給源であるコンプレッサーに接続されている。なお、上記継ぎ手は主管の回転によってガスがリークしないものを用いる。コンプレッサーにはフィルターが取り付けられており、清浄なガスが各成形型へと送られるような配慮がなされている。

このように一つのガス供給源から送られるガスは主管を通って分岐部へと送られ、成形型の個数と同数のチューブに分岐された後、各逆流防止弁、各固定具、各成形型へと送られ、各成形型の多孔質材を通って噴出する。なお、逆流防止弁はすべて同じものを用い、その数は成形型の個数と同数とする。また分岐したチューブ間で内径、長さが等しくなるようにする。

このように調整したガラス塊成形装置を、熔融ガラスが連続して流出するパイプの下方に配置する。そして、成形型の停留位置の中から特定の停留位置（キャスト位置と呼ぶ。）で熔融ガラスを成形型に供給するようにする。具体的には、キャスト位置に停留する成形型を上昇させてパイプ流出口に近づけて流出する熔融ガラスの下端を支持し、流出した熔融ガラスのパイプ流出口側と成形型側の間にくびれを形成させ、次いで成形型を急降下してくびれにおいて熔融ガラスを分離し、所定質量の熔融ガラス塊を成形型凹部上に得る。

上記凹部からはガス供給源（コンプレッサー）から送られるガスが噴出しており、上記ガラスに上向きの風圧を加えて浮上させる。ガラスは浮上した状態で冷却されながら自由表面からなる表面を持ったガラス塊に成形される。ガラス塊が冷却した後、成形型から取り出す。

このような操作をターンテーブルをインデックス回転しながら行うため、連続して流出する熔融ガラスは次々とテーブル上に配置した成形型でガラス塊に成形されていく。ガラス塊を取り出して空の状態になった成形型はキャスト位置に運ばれ、次の熔融ガラス塊を受け取る。

上記装置ならびに方法によれば、空の状態の成形型とガラスを浮上している成形型が共存し、これら成形型に共通のガス供給源から浮上のためのガスが供給されている状況で、各成形型におけるガス噴出量が他の成形型におけるガス噴出量に影響するのを防止することができるため、成形型上でガラスを安定に浮上し、成形することができる。

その結果、各成形型で成形したガラス塊の形状がそろっており、冷却も均一に行われているため、得られたガラス塊が割れることもなかった。 次に逆流防止弁を取り除いて分岐部と各成形型を直結して同様の成形を行ったところ、金型多孔質材の凹凸がガラス底面に転写してしまった。その原因は、金型にガラスが入るとそれが抵抗になり、ガラスが入っていない金型により多くのガスが流れてしまい、ガラスの入っていない金型のガス流量が少なくなり、金型上でのガラスの浮上状態が不安定になる為である。また、金型上でガラスの浮上状態が不安定であるとガラスが割れる事もある。

次に多孔質材を外してかわりに凹部の底部に複数の細い貫通孔を設けた部材を取り付け、貫通孔からガスを噴出して成形を行った。このとき、逆流防止弁は取り外してある。その結果、ガラスの浮上が不安定になり、ガラスと成形型凹部との接触が持続的に生じ、ガラスが不均一に冷却され、得られたガラス塊が割れるなどのトラブルが生じた。また、凹部を回転対称に作ったにもかかわらず、ガラス塊が著しい回転非対称形状になってしまった。

実施例２
次に、実施例１で説明したガラス塊成形装置の固定具を解除し、すべての成形型を交換した。新たに取り付けた成形型は凹部がラッパ形状をした回転対称形状をしており、回転対称軸に垂直な断面が円であって、円の直径が上部にいくほど拡大するようになっている。そして、凹部底部には固定具のガス流路に接続するガス噴出口が一つ設けられており、
そこから上向きにガスが噴出するようになっている。
このような成形型にすべて交換した以外は、実施例１で説明したように成形型の個数と同数の逆流防止弁を備えた装置構成になっている。

そして、キャスト位置に停留する成形型の凹部の周縁にパイプ流出口から熔融ガラスを滴下し、上記周縁で受けた熔融ガラス滴が凹部に導入されるようにする。凹部に入ったガラスは底部へと下降するが下降するにつれて噴出するガスの風圧を強く受けるため、上昇する。ガラスが上昇すると風圧が弱まり再び下降する。このような動きを繰り返すことによってガラスが回転し、球状に成形される。

球状に成形されたガラス塊は成形型から取り出され、空の状態になった後、キャスト位置に運ばれる。このような動作を繰り返すことによって連続的に滴下する熔融ガラスから球状ガラス塊を次々と製造する。

本実施例の装置ならびに方法によれば、各成形型においてガラスを安定して浮上、回転することができるので、球状のガラス塊を安定して製造することができる。

なお、逆流防止弁を備え、実施例１、２の装置のように固定具によって成形型を交換可能に固定する装置によれば、目的とするガラス塊の仕様に応じて成形型を選択することができる。そして、多孔質材からなるガス噴出口を持たない成形型を取り付けても安定してガラスを浮上、成形することができる。

次に上記実施例の装置で逆流防止弁を取り除いて成形を行ったところ、ガラス塊の真球度が低下してしまった。

実施例３
実施例１および実施例２において逆流防止弁を用いて成形したガラス塊を精密プレス成形用プリフォームとして使用し、精密プレス成形して非球面レンズ、球面レンズなどの各種レンズやプリズムを作製した。いずれもプリフォームの形状が揃っているため、安定して所望の光学素子を製造することができた。

本発明のガラス塊成形装置やガラス塊の製造方法を用いることにより、複数の成形型を用いてガラスを安定した状態で浮上させながら成形することができる。このようにして得られたガラス塊は、精密プレス成形により、各種光学素子を製造することができる。

本発明のガラス塊成形装置１の一例の部分概略図であり、（ａ）は平面視図、（ｂ）は側面図である。 本発明のガラス塊成形装置１におけるガス分岐部回りの一例の部分概略図である。 本発明のガラス塊成形装置３の一例の部分概略図であり、（ａ）は平面視図、（ｂ）は側面図である。 本発明のガラス塊成形装置３における成形型の多孔質材金型を示す概略図である。 本発明のガラス塊成形装置４の一例の概略側面図である。

符号の説明

１ ターンテーブル
２ 成形型
３ ガス流路
４ ガス分岐部
５ 逆流防止弁
６ ガス供給機構
７ 多孔質材金型
８ ガラス塊

Claims (12)

1. 熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊成形装置であって、
   複数の成形型と、前記ガスを供給するガス供給機構と、このガス供給機構から各成形型にガスを送るガス流路を備え、かつガラス成形時の成形型におけるガス噴出量が、他の成形型のガス噴出口におけるガスの圧力変動に起因して変動するのを抑制するための緩衝機構を、前記ガス流路に設けたことを特徴とするガラス塊成形装置。
2. ガス流路が、一つのガス供給機構から送られるガスを各成形型に分配する分岐部を有すると共に、該分岐部と各成形型との間のガス流路に、緩衝機構として逆流防止弁を設けてなる請求項１に記載のガラス塊成形装置。
3. ガス流路が、一つのガス供給機構から送られるガスを各成形型に分配する分岐部を有すると共に、該分岐部と各成形型との間のガス流路に、緩衝機構としてガス流量調整機構を設けてなる請求項１に記載のガラス塊成形装置。
4. 成形型のガス噴出部が多孔質材によって形成されてなる請求項２または３に記載のガラス塊成形装置。
5. ガス流路が、一つのガス供給機構から送られるガスを各成形型に分配する分岐部を有すると共に、前記ガス流路の緩衝機構として、各成形型のガス噴出部を構成する材料に多孔質材を用いる請求項１に記載のガラス塊成形装置。
6. 熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊成形装置であって、
   複数の成形型と、前記ガスを供給するガス供給機構とを備え、かつ該ガス供給機構が、各成形型毎に独立して設けられていることを特徴とするガラス塊成形装置。
7. 複数の成形型を循環移送する成形型移送機構を備えてなる請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス塊成形装置。
8. 熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊の製造方法であって、
   複数の成形型で、前記ガスを供給するガス供給源を共有すると共に、該ガス供給源と各成形型の間に存在するガス分岐部と、各成形型の間でガスの逆流を抑制しながら、複数の成形型上で同時にガラスの成形を行うことを特徴とするガラス塊の製造方法。
9. 熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊の製造方法であって、
   複数の成形型で、前記ガスを供給するガス供給源を共有すると共に、該ガス供給源と各成形型の間に存在するガス分岐部と、各成形型の間でガスの流量を調整しながら、複数の成形型上で同時にガラスの成形を行うことを特徴とするガラス塊の製造方法。
10. 熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊の製造方法であって、
    共通のガス供給源から、分岐したガラス流路を介して各成形型にガスを送り、前記各成形型の多孔質材で形成されたガス噴出部からガスを噴出させ、複数の成形型上で同時にガラスの成形を行うことを特徴とするガラス塊の製造方法。
11. 熔融ガラスを成形型に供給し、前記ガラスを、成形型からガスを噴出して風圧を加えて浮上させながらガラス塊に成形するガラス塊の製造方法であって、
    複数の成形型に独立したガス供給源からガスを供給しながら、複数の成形型上でガラスの成形を行うことを特徴とするガラス塊の製造方法。
12. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置を用いて成形したガラス塊、または請求項８〜１１のいずれか１項に記載の方法により作製したガラス塊を加熱し、精密プレス成形することを特徴とする光学素子の製造方法。

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