JP2013166655A - ガラスゴブの製造方法およびガラス成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラスゴブへのエアー溜まりの発生を抑制することが可能な、ガラスゴブの製造方法およびガラス成形体の製造方法を提供する。
【解決手段】下部ノズル３ｂから供給される溶融ガラス６ｂは、常に溶融ガラス滴６ａに接触した状態のまま下型１０に供給される。これにより、溶融ガラス６ｂの周りに存在する空気は、溶融ガラス６ｂの周縁部への拡がりに応じて外側に押し広げられる。その結果、溶融ガラス滴６ａと溶融ガラス６ｂとの間に空気が混入することがなく、ガラスゴブへのエアー溜まりの発生を抑制する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ガラスゴブの製造方法およびガラス成形体の製造方法に関する。

今日、ガラス製の光学素子は、デジタルカメラ用レンズ、ＤＶＤ等の光ピックアップレンズ、携帯電話用カメラレンズ、光通信用のカップリングレンズ、各種ミラーなどとして広範にわたって利用されている。かかるガラス製の光学素子は、ガラス素材を成形金型で加圧成形するプレス成形法により製造されることが多くなってきている。

ノズル先端から溶融ガラス滴を自重により下型に滴下させて、プレス成形することによりガラスレンズとなるガラスゴブを製造する方法（以下、液滴法と称する）が、特許文献１および特許文献２に開示されている。また、液滴法の応用の幅を広げるとともに、中心厚の大きな無研摩ガラスレンズの成形方法が、特許文献３に開示されている。

特許文献３に開示される液滴法によれば、２滴以上の溶融ガラス滴を自重により下型に滴下させて、中心厚の大きなガラスレンズを得ている。

特開昭６１−１４６７２１号公報 特開平０７−３３０３４３号公報 特開昭６２−２９２６３５号公報

しかし、特許文献２に開示される液滴法によれば、２滴目以降の下型に位置するガラスゴブの中心部にエアー溜まりが発生する。また、ガラスゴブの総重量が、１滴の溶融ガラス滴の重量の整数倍となるため、任意の総重量のガラスゴブを得ることが困難である。さらに、ガラスゴブの側面に、１滴目と２滴目との境界面に筋状の凹部が形成されるため、側面を光学面として用いることができない等の課題があった。

本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、本発明の第１の目的は、ガラスゴブへのエアー溜まりの発生を抑制することが可能な、ガラスゴブの製造方法およびガラス成形体の製造方法を提供することにある。本発明の第２の目的は、任意の総重量の光学素子を容易に得ることが可能なガラスゴブの製造方法およびガラス成形体の製造方法を提供することにある。

この発明に基づいたガラスゴブの製造方法においては、ノズルから溶融ガラス滴を自重により下型に直接滴下させる工程と、上記ノズルと上記下型とを相対的に近接させることにより、上記ノズルから次に流出する溶融ガラスと上記下型に滴下した上記溶融ガラス滴とを接触させる工程と、上記溶融ガラス滴と上記溶融ガラスとを接触させた状態のまま、上記ノズルから所定量の上記溶融ガラスを上記下型に供給する工程と、を備える。

上記ガラスゴブの製造方法の他の形態においては、上記下型は底面と、上記底面を取囲む側壁とを含む。

この発明に基づいたガラス成形体の製造方法においては、上述のガラスゴブの製造方法によりガラスゴブを製造し、上記ガラスゴブが固化する前に、上記ガラスゴブを上記下型と上型とで加圧成形する。

本発明によれば、エアー溜まりの発生を抑制することが可能な、光学素子の製造方法を提供することが可能となる。また、任意の総重量の光学素子を容易に得ることが可能なガラスゴブの製造方法およびガラス成形体の製造方法を提供することが可能となる。

実施の形態において用いるガラス成形体の製造方法に採用されるガラス滴下装置の概略構成を示す図である。 実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の、第１製造工程を示す模式図である。 実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の、第２製造工程を示す模式図である。 実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の、第３製造工程を示す模式図である。 実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の、第４製造工程を示す模式図である。 実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の、第５製造工程を示す模式図である。 実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の、第６製造工程を示す模式図である。 実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の、第７製造工程を示す模式図である。

本発明に基づいた実施の形態におけるガラスゴブの製造方法およびガラス成形体の製造方法について、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

（ガラス滴下装置１００）
図１を参照して、実施の形態におけるガラスゴブの製造方法およびガラス成形体の製造方法に用いるガラス滴下装置１００について説明する。なお、図１は、本実施の形態において用いるガラス成形体の製造方法に採用されるガラス滴下装置の概略構成を示す図である。

このガラス滴下装置１００は、ガラスを溶融するルツボ１、溶融したガラスを外部に導く上部ノズル３ａ、下部ノズル３ｂ、および、下部ノズル３ｂの先端部で形成される溶融ガラス滴６ａを受ける下型１０を有している。

ルツボ１は、溶融ガラス２を均質化するための撹拌棒４を備えており、ルツボ１、上部ノズル３ａ、および、下部ノズル３ｂの温度は、制御部９により温度管理された加熱ヒータ５ａ〜５ｄにより所定の温度に保持される。ルツボ１、上部ノズル３ａ、および、下部ノズル３ｂの温度は、ガラスの性質および得ようとする溶融ガラス滴６ａの大きさに応じて設定すればよく、通常５００〜１４００℃の範囲内である。

特に，上部ノズル３ａの温度を下部ノズル３ｂの温度よりも低く設定すると、溶融ガラス滴６ａの滴下を容易にすることができる。好ましくは下部ノズル３ｂの温度を上部ノズル３ａより５０〜２００℃高くするとよい。

ガラスの滴下間隔は概ね一定であるが、発光部７と受光部８とを備えた滴下センサからの信号を制御部９から加熱ヒータ５ａ〜５ｄにフィードバックさせることにより、さらに正確な滴下間隔制御が可能となる。なお、滴下間隔は加熱ヒータ５ａ〜５ｂのバランスにより任意に設定できる。安定な滴下のためには１〜２０秒間隔程度が望ましい。

１個のガラス滴の重量は下部ノズル３ｂの先端部の形状により決定される。安定した重量のガラス滴を得るためには、下部ノズル３ｂの先端部の内径がφ０．５ｍｍ〜φ７ｍｍ、外径がφ２ｍｍ〜φ２０ｍｍであることが望ましい。この範囲のノズル径とした場合、０．２〜１．５ｇのガラス滴が得られる。ノズル径が小さすぎると得られるガラス滴が小さくなり、下型１０での滞留時間が長くなり好ましくない。

ここでは、ルツボ１、上部ノズル３ａ、および、下部ノズル３ｂの加熱にヒータを用いた例を説明したが、別の加熱手段、たとえば、高周波コイルあるいはＩＲランプ等を用いてもかまわない。特に、高温（１０００℃以上）の場合には高周波加熱が有効である。

以上のように厳密に温度制御された条件下で下部ノズル３ｂの先端部に溶融ガラス滴６ａを形成させ、これを自重により下型１０に滴下させる。

（ガラス成形体の製造方法）
次に、図２から図８を参照して、上記ガラス滴下装置１００を用いたガラス成形体の製造方法について説明する。なお、図２から図８は、本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の、第１から第７製造工程を示す模式図である。より具体的には、図２から図７は、ガラスゴブの製造方法を示し、図８は、そのガラスゴブを用いたガラス成形体の製造方法を示す。

図２を参照して、下部ノズル３ｂの下方位置に下型１０を準備する。下型１０には、底面１０ｂと、この底面１０ｂを取囲む側壁１０ｓが設けられている。底面１０ｂと下部ノズル３ｂの先端部分との間の距離（Ｌ１）は、５０ｍｍから１００ｍｍ程度である。本実施の形態では、側壁１０ｓを有する下型１０を採用しているが、下型１０の形状はこれに限定されない。側壁を有さない下型の採用も可能である。

図３を参照して、下部ノズル３ｂの先端部から溶融ガラス滴６ａを自重により下型１０の底面１０ｂに直接滴下させる。下型１０の底面１０ｂに溶融ガラス滴６ａを滴下させるのは、優れた鏡面を得るためである。次に、図４を参照して、下部ノズル３ｂと下型１０とを相対的に近接させることにより、下部ノズル３ｂから次に流出する溶融ガラス６ｂと下型１０に滴下した溶融ガラス滴６ａとを接触させる。

本実施の形態では、下型１０を下部ノズル３ｂに向けて上昇させている。次の溶融ガラス６ｂが溶融ガラス滴６ａに接触するまでの時間は、約０．１秒から約１秒程度である。その後、溶融ガラス滴６ａと溶融ガラス６ｂとを接触させた状態のまま、下部ノズル３ｂから所定量の溶融ガラスを下型１０に供給する。

なお、下部ノズル３ｂと下型１０とを相対的に近接させる構成であれば、下部ノズル３ｂのみを下降させる方法、下型１０を上昇させながら下部ノズル３ｂを下降させる方法のいずれの方法の採用も可能である。

ここで、図５を参照して、溶融ガラス滴６ａと溶融ガラス６ｂとを接触させた状態のまま、下部ノズル３ｂから所定量の溶融ガラス６ｂを下型１０に供給する場合の、溶融ガラスの供給状態について説明する。下部ノズル３ｂから供給される溶融ガラス６ｂは、常に溶融ガラス滴６ａに接触した状態のまま下型１０に供給される。

これにより、溶融ガラス６ｂの周りに存在する空気は、溶融ガラス６ｂの周縁部への拡がりに応じて外側に押し広げられる。その結果、溶融ガラス滴６ａと溶融ガラス６ｂとの間に空気が混入することがなく、エアー溜まりの発生を抑制することが可能となる。

図６（Ａ），（Ｂ）は、背景技術における光学素子の製造方法を示している。下方に位置する溶融ガラス滴６ａに、溶融ガラス６ｂを落下させると（図６（Ａ）参照）、溶融ガラス６ｂが周囲の空気を抱き込み、下型に位置する溶融ガラス滴６ａの内部にエアー溜まりａ１を発生させることとなる。

次に、図７を参照して、溶融ガラス滴６ａと溶融ガラス６ｂとを接触させた状態のまま、下部ノズル３ｂから連続的に溶融ガラス６ｂを下型１０に供給する。下部ノズル３ｂからは、溶融ガラス６ｂを連続的に供給することができるため、任意量の溶融ガラス６ｂを下型１０に供給することができる。その結果、下型１０に任意量のガラスゴブ６ｃを形成することができる。

次に、図８を参照して、溶融ガラス６ｂの下型１０への供給を停止した後、上型２０を用いて、上型２０と下型１０とにより協働して、ガラスゴブ６ｃに対して加圧成形を行ない、ガラス成形体を成形する。

なお、溶融ガラス６ｂの下型１０への供給を停止させる場合だけでなく、下部ノズル３ｂから溶融ガラス６ｂを供給した状態のまま下型１０を引き下げることで、下部ノズル３ｂの先端の溶融ガラスと下型１０に滞留している溶融ガラスとを分離することも可能である。下型１０に滞留した溶融ガラスが冷却することでガラスゴブ６ｃとなり、ガラスゴブ６ｃが固まる前に、上型２０と下型１０とにより協働して、ガラスゴブ６ｃに対して加圧成形を行なうことで、ガラス成形体を成形する。

本実施の形態における下型１０は、底面１０ｂと、この底面１０ｂを取囲む側壁１０ｓとを含むことから、ガラスゴブ６ｃに対する加圧成形により、上下面および側面に対して鏡面性を有するガラス成形体の成形が可能となる。

（作用・効果）
以上、本発明に基づいた実施の形態おけるガラスゴブの製造方法およびガラス成形体の製造方法によれば、下部ノズル３ｂから供給される溶融ガラス６ｂは、常に溶融ガラス滴６ａに接触した状態のまま下型１０に供給される。

これにより、溶融ガラス６ｂの周りに存在する空気は、溶融ガラス６ｂの周縁部への拡がりに応じて外側に押し広げられる。その結果、溶融ガラス滴６ａと溶融ガラス６ｂとの間に空気が混入することがなく、ガラスゴブ６ｃへのエアー溜まりの発生を抑制することが可能となる。

また、下部ノズル３ｂからは、溶融ガラス６ｂを連続的に供給しているため、任意量の溶融ガラス６ｂを下型１０に供給することができる。その結果、下型１０に任意量のガラスゴブ６ｃを形成することができることから、任意の総重量のガラス成形体を容易に得ることが可能となる。

さらに、底面１０ｂと、この底面１０ｂを取囲む側壁１０ｓとを有する下型１０を用いることで、上下面および側面に対して鏡面性を有するガラス成形体の成形が可能となる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ ルツボ、２ 溶融ガラス、３ａ 上部ノズル、３ｂ 下部ノズル、４ 攪拌棒、５ａ〜５ｄ 加熱ヒータ、６ａ 溶融ガラス滴、６ｂ 溶融ガラス、６ｃ ガラスゴブ、７ 発光部、８ 受光部、９ 制御部、１０ 下型、１０ｂ 底面、１０ｓ 側壁、１００ ガラス滴下装置、ａ１ エアー溜まり。

Claims (3)

1. ノズルから溶融ガラス滴を自重により下型に直接滴下させる工程と、
   前記ノズルと前記下型とを相対的に近接させることにより、前記ノズルから次に流出する溶融ガラスと前記下型に滴下した前記溶融ガラス滴とを接触させる工程と、
   前記溶融ガラス滴と前記溶融ガラスとを接触させた状態のまま、前記ノズルから所定量の前記溶融ガラスを前記下型に供給する工程と、
   を備える、ガラスゴブの製造方法。
2. 前記下型は底面と、前記底面を取囲む側壁とを含む、請求項１に記載のガラスゴブの製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載のガラスゴブの製造方法によりガラスゴブを製造し、
   前記ガラスゴブが固化する前に、前記ガラスゴブを前記下型と上型とで加圧成形する、ガラス成形体の製造方法。

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