JP4949324B2

JP4949324B2 - ガラス成形体製造方法及びガラス成形体製造装置

Info

Publication number: JP4949324B2
Application number: JP2008143740A
Authority: JP
Inventors: 亮介坂井
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2028-05-30
Also published as: JP2009286679A

Description

本発明は、ガラス成形体製造方法及びガラス成形体製造装置に関する。

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。

ここで、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、受け面で溶融ガラスを受け止める受け型と、この受け型から落下する溶融ガラス塊を受ける成形型と、を備えており、この受け面の最深部で２つの割型に分割可能なプリフォーム製造装置が開示されている（特許文献１参照）。

このプリフォーム製造装置では、例えば、気体を噴出する受け型で溶融ガラスを受け止めて溶融ガラス塊を形成した後、受け型を割型に分割して落下した溶融ガラス塊を成形型で受けて溶融ガラス塊を成形し、プリフォームを形成する。
特開２００６−２６５０８５号公報

しかしながら、特許文献１で開示されたプリフォーム製造装置を用いてプリフォームを形成すると、プリフォームの表面のうち割型の当接部に面していた部分に、割型の当接部に起因する凹凸が生じ易かった。このように凹凸が表面に生じたプリフォームを用いて光学レンズを作製しようとしても、光学レンズの表面が滑らかになり難く、所望の特性及び形状を有する光学レンズを作製することは困難であった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、表面における凹凸が低減されたプリフォーム等のガラス成形体を容易に作製することができ、所望の特性及び形状を有する光学レンズを作製することが可能なガラス成形体製造方法及びガラス成形体製造装置を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意試験研究を重ねた結果、割型に分割可能な受け型の受け面のうち、割型の当接部を除く位置へと溶融ガラス流を落下することによって、流動性が高い状態の溶融ガラス流が割型の当接部に接触し難くなることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。

（１）受け面が分割面によって２以上の割型に分割可能である受け型と、成形面を有する成形型とを用いて、溶融ガラスからガラス成形体を製造するガラス成形体製造方法であって、前記受け面のうち前記割型の当接部を除く位置へと溶融ガラス流を落下して、溶融ガラス塊を形成する溶融ガラス塊形成工程と、前記受け型を割型に分割して溶融ガラス塊を前記成形型へと移す移動工程と、前記成形面上に溶融ガラス塊を受けて、ガラス成形体へと成形する成形工程と、を有するガラス成形体製造方法。

（２）前記当接部が、前記受け面の最深部を除く部分に形成されている（１）記載のガラス成形体製造方法。

（３）前記移動工程が、一方の前記割型を溶融ガラス塊から離隔して他方の前記割型で溶融ガラス塊を支持し、続いて他方の前記割型を溶融ガラス塊から離隔する工程を含む（１）又は（２）記載のガラス成形体製造方法。

（４）前記受け型として、前記受け面と反対側の面が前記分割面に向けて前記受け面側に傾斜したものを用いる（３）記載のガラス成形体製造方法。

（５）前記当接部と前記受け面の最深部とが重なるように前記受け型を回動した後で、前記受け型を割型に分割する（２）から（４）のいずれか記載のガラス成形体製造方法。

（６）前記割型の分割面が鉛直方向になる側に前記受け型を回動する（５）記載のガラス成形体製造方法。

（７）（１）から（６）いずれか記載のガラス成形体製造方法で製造したガラス成形体を精密プレス成形する光学素子製造方法。

（８）（７）記載の光学素子製造方法で製造した光学素子を用いて光学機器を製造する光学機器製造方法。

（９）溶融ガラスからガラス成形体を製造するガラス成形体製造装置であって、溶融ガラス流を落下する流出ノズルと、受け面が分割面によって２以上の割型に分割可能であり、前記受け面の最深部を除く部分に前記割型の当接部が形成された受け型と、溶融ガラス塊を受けてガラス成形体へと成形する成形型と、前記受け型を割型に分割して溶融ガラス塊を前記受け型から成形面へと移す移動手段と、を備えるガラス成形体製造装置。

（１０）前記移動手段は、一方の前記割型を溶融ガラス塊から離隔して他方の前記割型で溶融ガラス塊を支持し、続いて他方の前記割型を溶融ガラス塊から離隔する手段である（９）記載のガラス成形体製造装置。

（１１）前記受け面と反対側の面が前記分割面に向けて前記受け面側に傾斜している（１０）記載のガラス成形体製造装置。

（１２）前記当接部が前記受け面の最深部と重なるように前記受け型を回動する手段をさらに有する（９）から（１１）のいずれか記載のガラス成形体製造装置。

（１３）前記分割面は、前記受け面から外方へと傾斜している（１２）記載のガラス成形体製造装置。

（１４）前記分割面が互いに勘合する凹凸面からなる（９）から（１３）のいずれか記載のガラス成形体製造装置。

（１５）（９）から（１４）いずれか記載のガラス成形体製造装置と、このガラス成形体製造装置で製造されるガラス成形体を精密プレス成形する成形手段と、を備える光学素子製造装置。

（１６）（１５）記載の光学素子製造装置で製造した光学素子と、この光学素子で製造される光学機器を用いて光学機器を製造する光学機器製造装置。

本発明によれば、割型に分割可能な受け型の受け面のうち、割型の当接部と溶融ガラス流の落下中心をずらすことによって、流動性が高い状態の溶融ガラス流が割型の当接部に接触し難くなる。このため、割型の当接部の段差や隙間によって生じる表面の凹凸が低減されたプリフォーム等のガラス成形体を容易に作製することができ、所望の特性及び形状を有する光学レンズを作製することが可能なガラス成形体製造方法及びガラス成形体製造装置を提供することができる。

本発明のガラス成形体製造方法は、受け面が分割面によって２以上の割型に分割可能である受け型と、成形面を有する成形型とを用いて、溶融ガラスからガラス成形体を製造するガラス成形体製造方法であって、前記受け面のうち前記割型の当接部を除く位置へと溶融ガラス流を落下して、溶融ガラス塊を形成する溶融ガラス塊形成工程と、前記受け型を割型に分割して溶融ガラス塊を前記成形型へと移す移動工程と、前記成形面上に溶融ガラス塊を受けて、ガラス成形体へと成形する成形工程と、を有する。

また、本発明のガラス成形体製造装置は、溶融ガラスからガラス成形体を製造するガラス成形体製造装置であって、溶融ガラス流を落下する流出ノズルと、受け面が分割面によって２以上の割型に分割可能であり、前記受け面の最深部を除く部分に前記割型の当接部が形成された受け型と、溶融ガラス塊を受けてガラス成形体へと成形する成形型と、前記受け型を割型に分割して溶融ガラス塊を前記受け型から成形面へと移す移動手段と、を備える。

以下、本発明のガラス成形体製造装置及びガラス成形体製造方法の実施形態について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の趣旨を限定するものではない。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態は、流出ノズル１０と、流出ノズル１０の下方に設けられる受け型１１と、受け型１１の下方に設けられる成形型１５と、受け型１１を割型１２及び１３に分割する移動手段（図示せず）と、を備えるガラス成形体製造装置１である。図１Ａはガラス成形体製造装置１の一例を示す断面図であり、図１Ｂは図１Ａのガラス成形体製造装置１の受け型を割型に分割したときの断面図である。図２はガラス成形体製造装置１の一例を示す平面図である。また、図３は受け型１１を割型１２及び１３に分割する一連の動作の好ましい一例を示す断面図である。

〔流出ノズル〕
流出ノズル１０は、溶融ガラスが収容された図示しないガラス溶融槽から延び、先端から溶融ガラス流Ｍを落下する。なお、場合によっては、流出ノズル１０から落下する溶融ガラス流Ｍ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。

〔受け型〕
受け型１１は、流出ノズル１０の下方に設けられており、受け面１１１上に流出ノズル１０からの溶融ガラス流Ｍの液滴を受けて、溶融ガラス塊Ｇを形成する。この受け面１１１の形状は、開口方向に向かって拡開された形状であることが好ましく、部分球の形状であることが特に好ましい。これにより、溶融ガラス塊Ｇを成形型１５により精度よく落下することができる。なお、受け面１１１の形状は、三角錐や四角錐等の多角錐でもよい。

この受け型１１には分割面１１２が形成されている。この分割面１１２は、受け型１１が割型１２及び１３に分割されるときの割型１２及び１３の境界面であり、割型１２及び１３が互いに接している場合、分割面１１２と受け面１１１の交わる部分の受け面１１１上には段差や隙間が生じ易い。しかし、受け面１１１の最深部Ｌを除く部分に割型１２及び１３の当接部Ｔが形成されていることにより、受け面１１１で受けた溶融ガラス流Ｍの液滴は、重力によって受け面１１１の最深部Ｌへと流れていくが、この最深部Ｌに当接部Ｔによる段差や隙間が生じないため、受け面１１１で受け止めてすぐの流動性が高い状態の溶融ガラス流Ｍが当接部Ｔに接触し難くなる。最深部Ｌへと流れた溶融ガラス流Ｍは、流出ノズル１０から溶融ガラス流Ｍが供給されるごとに開口方向に徐々に広がっていくが、このとき溶融ガラス流Ｍが当接部Ｔに接触しても溶融ガラス流Ｍの流動性は下がっており、当接部Ｔによる受け面１１１の段差や隙間には溶融ガラス流Ｍは染み込み難い。このため、受け面１１１の段差や隙間によって生じる表面の凹凸が低減されたガラス成形体を容易に作製することができる。なお、本発明における「最深部」は、溶融ガラス流Ｍを受ける場合の受け面１１１において鉛直方向について最も低い部分を指すものである。

本実施形態では、受け面１１１を表面に有する受け部１２２及び１３２は多孔体で形成され、この受け部１２２及び１３２のうち受け面１１１及び分割面１１２を除く表面は、気密性素材（通常、金属）からなる枠体１２１及び１３１によって包囲され、又はメッキ等がされていることが好ましい。受け部１２２及び１３２には気体供給部１４ａから気体が供給され、この気体は受け面１１１から噴出される。これにより、高温の溶融ガラス流Ｍ及び溶融ガラス塊Ｇが受け面１１１に癒着するのを抑制できる。

受け部１２２及び１３２への気体の供給速度は、溶融ガラス流Ｍ及び溶融ガラス塊Ｇの硬度に応じて制御されることが好ましい。これにより、いまだ柔らかい溶融ガラス流Ｍ及び溶融ガラス塊Ｇの中に気体が侵入して気泡化するのを抑制できる。このようにして、溶融ガラス塊Ｇは受け面１１１の上である程度冷却された後、後述の移動手段によって次の成形型１５の成形面１５１の上に移動される。

〔成形型〕
成形型１５は、受け型１１の下方に設けられており、成形面１５１の上に溶融ガラス塊Ｇを受けてガラス成形体へと成形するものである。

この成形型１５の成形面１５１の形状は、開口方向に向かって拡開された形状であることが好ましく、部分球の形状であることが特に好ましい点は、受け型１１の受け面１１１と同様である。

成形型１５の成形面１５１は多孔体１５３で形成され、この多孔体１５３は、気密性素材（通常、金属）からなる成形枠体１５２によって包囲され、又はメッキ等がされていることが好ましい。多孔体１５３には気体供給部１４ｂから気体が供給され、この気体は成形面１５１から噴出される。これにより、いまだ高温の溶融ガラス塊Ｇが成形面１５１に癒着するのを抑制できる。

多孔体１５３への気体の供給速度は、溶融ガラス塊Ｇの硬度に応じて制御してもよいし、しなくてもよい。供給速度を制御しなくても、この時点の溶融ガラス塊Ｇはある程度固まっているため、気体が侵入して気泡化することは少ないし、制御機構を設けることによる大型化を予防できる点で有利である。ただし、供給速度を制御する場合は、溶融ガラス塊Ｇの中に気体が侵入して気泡化するのを確実に抑制できる点で有利である。

〔移動手段〕
移動手段（図示せず）は、割型１２及び１３を互いに離隔して受け型１１を分割するものである。これにより、図１Ｂに示すように、溶融ガラス塊Ｇが割型１２及び１３に離隔された受け型１１から成形面１５１に落下するため、受け型１１で受け止めた溶融ガラス塊Ｇを成形型１５に容易に移動することができる。割型１２及び１３を互いに離隔する方法は特に限定されないが、割型１２及び１３を成形型１５の側に向かって回動したり、割型１２及び１３を平行移動したりすることにより、受け型１１を開くことができる。

好ましい移動手段の動作パターンは次のようになる。すなわち、割型１２及び１３で溶融ガラス塊Ｇを支持する初期状態（図３（ａ））の後、受け面１１１の最深部Ｌを有しない割型１２を溶融ガラス塊Ｇから離隔する（図３（ｂ））。これにより、溶融ガラス塊Ｇは割型１３のみによって支持される。続いて、最深部Ｌを有する割型１３を回動して割型１３から溶融ガラス塊Ｇを離隔し、溶融ガラス塊Ｇを落下して成形型１５へと移す（図３（ｃ））。これにより、割型１２には接触せずに、割型１３から成形型１５に溶融ガラス塊Ｇが移される。割型１２と割型１３との間に引っ掛かった状態で溶融ガラス塊Ｇが成形型１５に移されることが抑制されるため、溶融ガラス塊Ｇの落下軌道の振れを小さくすることができる。

この移動手段には、受け型１１を開いて割型１２及び１３に離隔した後で、受け型１１を閉じる手段も含まれる。これにより、溶融ガラス塊Ｇを成形型１５に移動した後で受け型１１が閉じられるため、次の溶融ガラス流Ｍの落下に備えることができる。

以上のガラス成形体製造装置を用いて製造されるガラス成形体（例えばプリフォーム）を、図示しない成形手段によって精密プレス成形することで、光学素子（例えば光学レンズ）が製造される。また、この光学素子を用いて光学機器を製造することが好ましい。

〔製造方法〕
次に、このガラス成形体製造装置１を用いたガラス成形体製造方法について説明する。まず、ガラス溶融槽から流出ノズル１０を通じて溶融ガラス流Ｍを落下し、受け面１１１のうち割型１２及び１３の当接部Ｔを除く位置で溶融ガラス流Ｍを受け止める。受け面１１１で受け止めた溶融ガラス流Ｍは、重力によって受け面１１１の最深部Ｌへと流れ、流出ノズル１０から溶融ガラス流Ｍが供給されるごとに開口方向に徐々に広がり、溶融ガラス塊Ｇを形成する（溶融ガラス塊形成工程）。ここで、当接部Ｔを除く位置で溶融ガラス流Ｍを受け止めることにより、溶融ガラス流Ｍが流出ノズル１０から出たばかりの流動性の高い状態で当接部Ｔに接触し難くなる。このため、割型１２及び１３の当接部Ｔによる段差や隙間に溶融ガラス流Ｍが染み込んで生じる表面の凹凸が低減されたガラス成形体を容易に作製することができる。このとき特に、受け面１１１の最深部Ｌの近傍で溶融ガラス流Ｍを受け止めることがより好ましい。これにより、溶融ガラス流Ｍが受け面１１１に受け止められた位置の近傍で溶融ガラス塊Ｇが形成され、溶融ガラス流Ｍが当接部Ｔの側に流れ難くなるため、当接部Ｔに起因する受け面１１１の段差や隙間によって生じる表面の凹凸が低減されたガラス成形体を、より歩留りよく作製することができる。

このとき、図示しない気体供給源から気体供給部１４ａを通じて受け型１１の受け部１２２及び１３２に気体を供給し、受け面１１１の表面から気体を噴出する。これにより、溶融ガラス塊Ｇは気体の圧力により受け面１１１上に浮上して保持される。このとき、最深部Ｌの近傍の受け面１１１から発生し、溶融ガラス塊Ｇの下側に沿って流れる気体の圧力によって、溶融ガラス塊Ｇのうち気体の噴出量が少ない当接部Ｔの直上の部分も浮上して保持される。このため、溶融ガラス塊Ｇの熱による受け面１１１の焼き付きを低減するとともに、気体の噴出量のばらつきによって生じていたガラス成形体表面の凹凸を低減することができる。

次に、移動手段を作動して、受け型１１を割型１２及び１３に分割し、溶融ガラス塊Ｇを成形型１５の成形面１５１に落下して成形型１５へと移す（移動工程）。この移動工程は、一方の割型１２から溶融ガラス塊Ｇを離隔し（図３（ｂ））、続いて他方の割型１３を回動して割型１３から溶融ガラス塊Ｇを離隔し、溶融ガラス塊Ｇを割型１３から落下して成形型１５へと移す工程であることが好ましい（図３（ｃ））。これにより、割型１２には接触せずに、割型１３から成形型１５に溶融ガラス塊Ｇが移される。割型１３が先に溶融ガラス塊Ｇから離隔し、又は割型１２と割型１３との間に引っ掛かった状態で溶融ガラス塊Ｇを成形型１５に移すことが抑制され、溶融ガラス塊Ｇの落下軌道が割型１３と成形型１５との間に固定されるため、溶融ガラス塊Ｇの落下軌道の振れを小さくすることができる。移動工程によって溶融ガラス塊Ｇを成形面１５１に落下した後は、移動手段を作動して受け型１１を閉じ、次の溶融ガラス流Ｍの落下に備えることが好ましい。なお、移動工程はこの工程に限定されず、割型１２及び１３の一方又は両方を成形型１５の側に開いてもよく、割型１２及び１３の一方又は両方を互いに離隔するように平行移動してもよく、割型１２及び１３の両方から溶融ガラス塊Ｇを同時に離隔してもよい。

次に、成形面１５１の上に受けた溶融ガラス塊Ｇを、ガラス成形体へと成形する（成形工程）。ここで、成形面１５１で溶融ガラス塊Ｇを受ける際、成形型１５の気体供給部１４ｂに図示しない気体ガス噴出ノズルを差し込んでエアー、低温エアー、窒素ガス等の気体を導入し、成形型１５の成形面１５１から気体を噴出する。これにより、成形面１５１に落下した溶融ガラス塊Ｇが浮上しつつ徐々に冷やされて、ガラス成形体が作製される。

このようにして製造されるガラス成形体（例えばプリフォーム）を精密プレス成形することで、光学素子（例えば光学レンズ）が製造される。また、この光学素子を用いて光学機器を製造することが好ましい。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態は、受け型１１Ａの受け面１１１と反対側の面（裏面１１４Ａ）が分割面１１２に向けて傾斜するガラス成形体製造装置１Ａである。図４Ａ及び図４Ｂはガラス成形体製造装置１Ａの一例を示す断面図である。なお、上述した内容と重複する箇所については説明を省略する。

この受け型１１Ａは、図４Ａに示すように、裏面１１４Ａの少なくとも一部が分割面１１２の両側で受け面１１１の側に向けて傾斜している。これにより、裏面１１４Ａと分割面１１２とが交わる交差部Ｋは受け面１１１により近い位置に設けられる。交差部Ｋは、受け型１１Ａを成形型１５の側に開いたときに最も成形型１５に接触し易い部分であるため、このように裏面１１４Ａを傾斜することで、受け型１１Ａを開いたときに交差部Ｋ１及びＫ２と成形型１５とを接触し難くすることができる。このため、受け型１１Ａと成形型１５との鉛直方向における間隔を小さくして、受け型１１Ａから成形型１５への溶融ガラス塊Ｇの移動をより確実に行うことができる。なお、裏面１１４Ａの傾斜は、成形型１５の側に開く受け型のみに設けてもよい。

図４Ａに示すように、溶融ガラス流Ｍを受け型１１Ａで受け止めて溶融ガラス塊Ｇを形成した後で、図４Ｂに示すように、移動手段を用いて割型１２を割型１３と離し、割方１３を成形型１５の側に回動して受け型１１Ａを開く。割型１２及び１３のうち最も成形型１５に接触し易い部分である交差部Ｋが、受け面１１１により近い位置に設けられていることにより、割型１２及び１３を回動する角度をより大きくすることができ、割型１２及び１３と成形型１５との鉛直方向における間隔が小さくなる。このため、受け型１１Ａから成形型１５への溶融ガラス塊Ｇの移動をより確実に行い、成形型１５に移動した溶融ガラス塊Ｇへの落下衝撃を小さくすることができる。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態は、受け型１１Ｂを回動する手段を有するガラス成形体製造装置１Ｂである。図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃはガラス成形体製造装置１Ｂの一例を示す断面図である。なお、上述した内容と重複する箇所については説明を省略する。

この受け型１１Ｂは、受け型１１Ｂの分割面１１２を受け面１１１Ｂに沿って回動する回動手段（図示せず）を有する。これにより、受け面１１１Ｂにおける割型１２Ｂ及び１３Ｂの当接部Ｔの位置が、溶融ガラス塊Ｇに対して可変になる。このため、溶融ガラス塊Ｇと受け型１１Ｂの位置関係を最適な状態にした上で溶融ガラス塊Ｇを成形型１５に移動することができる。

回動手段を用いて受け型１１Ｂを回動するときは、図５Ａの（ａ）に示すように、受け面１１１Ｂのうち割型１２Ｂ及び１３Ｂの当接部Ｔを除く位置に溶融ガラス流Ｍを落下して溶融ガラス塊Ｇを形成した後で、図５Ｂの（ｂ）及び（ｃ）に示すように、当接部Ｔが受け面１１１Ｂの最深部Ｌの側に向かうように受け型１１Ｂを回動する。これにより、溶融ガラス塊Ｇと受け型１１Ｂの位置関係が最適な状態になる。本実施形態では、図５Ｂの（ｃ）に示すように、当接部Ｔと最深部Ｌとが重なるように受け型１１Ｂを回動したが、これに限定されず、割型１２Ｂ及び１３Ｂのいずれか一方で溶融ガラス塊Ｇが支持可能になるように受け型１１Ｂを回動してもよい。

続いて、受け型１１Ｂを割型１２Ｂ及び１３Ｂに分割する。これにより、溶融ガラス塊Ｇは分割された割型１２Ｂ及び割型１３Ｂの少なくとも一方で支持される。特に、図６Ｂの（ｃ）に示すように、当接部Ｔと最深部Ｌとが重なるまで受け型１１Ｂを回動した場合には、図６Ｃの（ｄ）に示すように、溶融ガラス塊Ｇは割型１２Ｂ側の当接部Ｔ１及び割型１３Ｂ側の当接部Ｔ２で均等に支持される。

そして、図５Ｂの（ｅ）に示すように、当接部Ｔ１及びＴ２の間隔を互いに広げることで、溶融ガラス塊Ｇの回転が抑制されたまま、溶融ガラス塊Ｇが成形型１５に移動する。溶融ガラス塊Ｇは、割型１２Ｂ及び１３Ｂと相対する面がより低温になり粘度が高くなるため、溶融ガラス塊Ｇの回転を抑制して成形型１５に移動することで、成形型１５の成形面１５１から発生する気体を溶融ガラス塊Ｇに取り込まれ難くすることができる。

なお、溶融ガラス塊Ｇが成形面１５１の上に落下した後は、回動手段を用いて受け型を回動して元の位置に戻し、次の溶融ガラス流Ｍの落下に備える。

＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態は、受け型１１Ｃの分割面１１２Ｃが、受け面１１１Ｃから外方へと傾斜しているガラス成形体製造装置１Ｃである。図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃはガラス成形体製造装置１Ｃの一例を示す断面図である。なお、上述した内容と重複する箇所については説明を省略する。

この受け型１１Ｃは、受け面１１１Ｃから外方へと傾斜するように構成される。これにより、分割面１１２Ｃを受け面１１１Ｃに沿って最深部Ｌに向けて回動したときに、分割面１１２Ｃを鉛直方向に近い方向に延びるようにすることができ、割型１２Ｃ及び１３Ｃに挟まれた溶融ガラス塊Ｇが成形型１５に移動する際に、溶融ガラス塊Ｇと受け型１１Ｃの分割面１１２Ｃとが接触し難くなる。このため、成形型１５への落下精度を向上することができる。ここで特に、分割面１１２Ｃを延長した面に受け型１１Ｃの回動中心が含まれるように構成されることがより好ましい。これにより、受け型１１Ｃの回動中心から径方向に分割面１１２Ｃが構成されるため、受け型１１Ｃを受け面１１１Ｃに沿って回動して分割面１１２Ｃと受け面１１１Ｃの最深部Ｌとを重ねた際に、分割面１１２Ｃを最深部Ｌから鉛直方向に延びるようにすることができ、溶融ガラス塊Ｇと分割面１１２Ｃとをより接触し難くすることができる。

この受け型１１Ｃを用いてガラス成形体を作製するときは、図６Ａの（ａ）に示すように、受け面１１１Ｂのうち割型１２Ｃ及び１３Ｃの当接部Ｔを除く位置に溶融ガラス流Ｍを落下して溶融ガラス塊Ｇを形成した後で、図６Ｂの（ｂ）及び（ｃ）に示すように、割型１２Ｃ及び１３Ｃの分割面１１２Ｃが鉛直方向になる側に受け型１１Ｃを回動する。これにより、当接部Ｔと最深部Ｌとが近付き、分割面１１２Ｃが鉛直方向に近い方向に延びるようになる。ここで特に、当接部Ｔと最深部Ｌとが重なるまで受け型１１Ｃを回動することが好ましい。これにより、溶融ガラス塊Ｇが割型１２Ｃ及び割型１３Ｃで均等に支持されるようになるため、溶融ガラス塊Ｇを成形型１５に移動する際に、溶融ガラス塊Ｇを割型１２Ｃ及び１３Ｃに引掛かり難くすることができる。

続いて、受け型１１Ｃを割型１２Ｃ及び１３Ｃに分割する。これにより、溶融ガラス塊Ｇは分割された割型１２Ｃ及び割型１３Ｃの少なくとも一方で支持される。特に、図６Ｂの（ｃ）に示すように、当接部Ｔと最深部Ｌとが重なるまで受け型１１Ｃを回動した場合には、図６Ｃの（ｄ）に示すように、溶融ガラス塊Ｇは割型１２Ｃ側の当接部Ｔ１及び割型１３Ｃ側の当接部Ｔ２で均等に支持される。

そして、図６Ｂの（ｅ）に示すように、当接部Ｔ１及びＴ２の間隔を互いに広げることで、溶融ガラス塊Ｇが成形型１５に鉛直方向に落下して移動する。このとき、鉛直方向に近い方向に分割面１１２Ｃ１、１１２Ｃ２が延びており、溶融ガラス塊Ｇの落下方向は分割面と平行に近くなるため、溶融ガラス塊Ｇと分割面１１２Ｃ１、１１２Ｃ２とが接触し難くなる。このため、溶融ガラス塊Ｇと分割面１１２Ｃ１、１１２Ｃ２との接触によって生じる溶融ガラス塊Ｇの変形を低減することができる。

＜第５実施形態＞
本発明の第５実施形態は、受け面１１１Ｄの最深部Ｌに分割面１１２が形成されているガラス成形体製造装置１Ｄを用いたガラス成形体製造方法である。図７Ａはガラス成形体製造装置１Ｄの一例を示す断面図であり、図７Ｂ及び図７Ｃは受け型１１Ｄの動作の一例を示す断面図である。なお、上述した内容と重複する箇所については説明を省略する。

本実施形態では、割型１２Ｄ及び１３Ｄの形状が対称となるような受け型１１Ｄを用い、図７Ａの（ａ）に示すように、この受け型１１Ｄを傾斜させた状態で、受け面１１１Ｄのうち割型１２Ｄ及び１３Ｄの当接部Ｔを除く位置へと溶融ガラス流Ｍを落下し、受け面１１１Ｄ上に溶融ガラス塊Ｇを形成する。ここで、受け型１１Ｄを傾斜させることにより、割型１２Ｄ及び１３Ｄの当接部Ｔが受け面１１１Ｄの最深部Ｌを除く部分に移されているので、溶融ガラス流Ｍが流出ノズル１０から出たばかりの流動性の高い状態で分割面１１２に接触し難くなる。このため、当接部Ｔによる段差や隙間に溶融ガラス流Ｍが染み込んで生じる表面の凹凸が低減されたガラス成形体を容易に作製することができる。

図７Ｂの（ｂ）に示すように、受け型１１Ｄの受け面１１１Ｄ上に溶融ガラス塊Ｇを形成した後で、図７Ｂの（ｃ）に示すように、分割面１１２Ｄが鉛直方向になる側に受け型１１Ｄを回動する。これにより、当接部Ｔと最深部Ｌとが近付き、分割面１１２Ｄが鉛直方向に近い方向に延びるようになる。ここで特に、当接部Ｔと最深部Ｌとが重なるまで受け型１１Ｄを回動することが好ましい。これにより、溶融ガラス塊Ｇが割型１２Ｄ及び割型１３Ｄで均等に支持されるようになるため、溶融ガラス塊Ｇを成形型１５に移動する際に、溶融ガラス塊Ｇを割型１２Ｄ及び１３Ｄに引掛り難くすることができる。但し、受け型１１Ｄを回動するタイミングは、受け面１１１Ｄ上に溶融ガラス塊Ｇを形成した後に限定されず、溶融ガラス塊Ｇを形成している最中に受け型１１Ｄを回動してもよい。

続いて図７Ｃの（ｄ）に示すように、受け型１１Ｄを割型１２Ｄ及び１３Ｄに分割する。これにより、溶融ガラス塊Ｇは分割された割型１２Ｄの当接部Ｔ１及び割型１３Ｄの当接部Ｔ２で支持される。

そして、図７Ｃの（ｅ）に示すように、これらの当接部Ｔ１及びＴ２の間隔を互いに広げることで、溶融ガラス塊Ｇが成形型１５に鉛直方向に落下して移動する。なお、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃでは、鉛直方向に近い方向に分割面１１２が延びている受け型１１Ｄが用いられているが、これに限定されず、分割面が傾斜した受け型１１Ｄを用いることもできる。

＜変形例＞
本発明の変形例は、分割面１１２Ｅが互いに勘合する凹凸面からなる受け型１１Ｅを有するガラス成形体製造装置であり、分割面１１２Ｅが互いに勘合する曲面からなる受け型１１Ｅを有するガラス成形体製造装置である。図８は、受け型１１Ｅの一例を示す平面図である。なお、上述した内容と重複する箇所については説明を省略する。

この受け型１１Ｅは、分割面１１２Ｅが互いに勘合する曲面からなるように構成される。これにより、移動手段を用いて受け型１１Ｅを閉じたときに、割型１２Ｅの曲面の凸部が割型１３Ｅの凹部に入り、割型１３Ｅの曲面の凸部が割型１２Ｅの凹部に入る。割型１２Ｅ及び１３Ｅの間に相対的な位置のずれが生じていたとしても、受け型１１Ｅを閉じる際に曲面の凸部が凹部に向けて進む力が作用するため、分割面１１２Ｅによる受け面１１１の段差や隙間が低減される。このため、受け面１１１の段差や隙間によって生じる表面の凹凸が低減されたガラス成形体をより容易に作製することができる。なお、分割面は、図９に示されるように互いに勘合する２つの平面からなるように構成されてもよく、図１０に示されるように互いに勘合する３つ以上の平面からなるように構成されてもよい。

以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

内部に溶融ガラスが収容されたガラス溶融槽を設けるとともに、このガラス溶融槽の下部に流出ノズルを設けた。ここで、流出ノズルの内径は１０ｍｍであった。そして、流出ノズルの先端から４ｍｍ鉛直下方には、受け面が部分球の形状を有し、受け面の最深部から３ｍｍ外れた部分に割型の当接部を有する受け型を設けた。この受け型は、ＳＵＳ３１６の多孔質部材からなる受け部と、ＳＵＳ３０４からなる枠体と、から形成し、受け部と枠体に囲まれた空洞に気体供給部を設けて気体の配管を接続した。さらに、受け型の最低部から０．５ｍｍ下方の円形の回転テーブル上に、成形面が部分球の形状を有する成形型を設けた。この成形型は、ＳＵＳ３１６の多孔質部材からなる成形部と、成形面と反対側の面に直径１４ｍｍの開口を有するＳＵＳ３０４からなる枠体と、から形成した。

一方、ガラス溶融槽の中にガラス原料を投入し、Ｌａ_２Ｏ_３及びＳｉＯ_２を主成分とする光学ガラス溶融物（溶融ガラス）を調製して１１９０℃で保持した。ガラス溶融槽から流出ノズルを通じて溶融ガラス流を落下し、受け面の最深部の近傍で溶融ガラス流を受け止めて溶融ガラス塊を形成した。そして、気体供給源から気体供給部を通じて受け型に気体を供給し、受け面の表面から気体を噴出して溶融ガラス塊を受け面から浮上させた。

続いて、移動手段を用いて受け型を割型に分割し、溶融ガラス塊を成形型の成形面に落下した。このとき、成形面からは、成形型の枠体の開口に差し込まれた気体ガス噴出ノズルから導入された気体を噴出した。そして、成形面に落下した溶融ガラス塊を徐冷してプリフォームを作製した。

比較例として、割型の当接部の上に溶融ガラス流を落下した場合についても実施例と同様の試験を行った。

その結果、割型の当接部から外れた部分に溶融ガラス流を落下した場合は、表面が滑らかなプリフォームが形成された。一方、割型の当接部の上に溶融ガラス流を落下した場合は、プリフォームの表面に筋が形成されたものが多かった。実施例と比較例のプリフォームの表面形状を比較すると、割型の当接部を除く位置に溶融ガラス流を落下した場合に、プリフォームの表面に当接部の段差や隙間によって生じると考えられる凹凸が形成され難くなることがわかる。

第一実施形態におけるガラス成形体製造装置の一例を示す断面図である。第一実施形態におけるガラス成形体製造装置の一例を示す断面図である。第一実施形態における受け型の一例を示す平面図である。第一実施形態における受け型の一連の好ましい動作の一例を示す断面図である。第二実施形態におけるガラス成形体製造装置の一例を示す断面図である。第二実施形態におけるガラス成形体製造装置の一例を示す断面図である。第三実施形態におけるガラス成形体製造装置の一例を示す断面図である。第三実施形態における受け型の動作の一例を示す断面図である。第三実施形態における受け型の動作の一例を示す断面図である。第四実施形態におけるガラス成形体製造装置の一例を示す断面図である。第四実施形態における受け型の動作の一例を示す断面図である。第四実施形態における受け型の動作の一例を示す断面図である。第五実施形態におけるガラス成形体製造装置の一例を示す断面図である。第五実施形態における受け型の動作の一例を示す断面図である。第五実施形態における受け型の動作の一例を示す断面図である。変形例における受け型の一例を示す平面図である。変形例における受け型の一例を示す平面図である。変形例における受け型の一例を示す平面図である。

符号の説明

１ガラス成形体製造装置
１０流出ノズル
１１受け型
１１１受け面
１１２分割面
１１４裏面
１２、１３割型
１２１、１３１枠体
１２２、１３２受け部
１４ａ、１４ｂ気体供給部
１５成形型
１５１成形面
１５２枠体
１５３成形部
Ｍ溶融ガラス流
Ｇ溶融ガラス塊
Ｌ最深部
Ｋ交差部
Ｔ当接部

Claims

受け面が分割面によって２以上の割型に分割可能である受け型と、成形面を有する成形型とを用いて、溶融ガラスからガラス成形体を製造するガラス成形体製造方法であって、
前記受け面のうち前記割型の当接部を除く位置へと溶融ガラス流を落下して、溶融ガラス塊を形成する溶融ガラス塊形成工程と、
前記受け型を割型に分割して溶融ガラス塊を前記成形型へと移す移動工程と、
前記成形面上に溶融ガラス塊を受けて、ガラス成形体へと成形する成形工程と、を有するガラス成形体製造方法。
前記当接部が、前記受け面の最深部を除く部分に形成されている請求項１記載のガラス成形体製造方法。
前記移動工程が、一方の前記割型を溶融ガラス塊から離隔して他方の前記割型で溶融ガラス塊を支持し、続いて他方の前記割型を溶融ガラス塊から離隔する工程を含む請求項１又は２記載のガラス成形体製造方法。
前記受け型として、前記受け面と反対側の面が前記分割面に向けて前記受け面側に傾斜したものを用いる請求項３記載のガラス成形体製造方法。
前記当接部と前記受け面の最深部とが重なるように前記受け型を回動した後で、前記受け型を割型に分割する請求項２から４のいずれか記載のガラス成形体製造方法。
前記割型の分割面が鉛直方向になる側に前記受け型を回動する請求項５記載のガラス成形体製造方法。
請求項１から６いずれか記載のガラス成形体製造方法でガラス成形体を作製し、
前記ガラス成形体を精密プレス成形する光学素子製造方法。
請求項７記載の光学素子製造方法で光学素子を作製し、
前記光学素子を用いて光学機器を製造する光学機器製造方法。
溶融ガラスからガラス成形体を製造するガラス成形体製造装置であって、
溶融ガラス流を落下する流出ノズルと、
受け面が分割面によって２以上の割型に分割可能であり、前記受け面の最深部を除く部分に前記割型の当接部が形成された受け型と、
溶融ガラス塊を受けてガラス成形体へと成形する成形型と、
前記受け型を割型に分割して溶融ガラス塊を前記受け型から成形面へと移す移動手段と、を備えるガラス成形体製造装置。
前記移動手段は、一方の前記割型を溶融ガラス塊から離隔して他方の前記割型で溶融ガラス塊を支持し、続いて他方の前記割型を溶融ガラス塊から離隔する手段である請求項９記載のガラス成形体製造装置。
前記受け面と反対側の面が前記分割面に向けて前記受け面側に傾斜している請求項１０記載のガラス成形体製造装置。
前記当接部が前記受け面の最深部となるように前記受け型を回動する手段をさらに有する請求項９から１１のいずれか記載のガラス成形体製造装置。
前記分割面は、前記受け面から外方へと傾斜している請求項１２記載のガラス成形体製造装置。
前記分割面が互いに勘合する凹凸面からなる請求項９から１３のいずれか記載のガラス成形体製造装置。
請求項９から１４いずれか記載のガラス成形体製造装置と、このガラス成形体製造装置で製造されるガラス成形体を精密プレス成形する成形手段と、を備える光学素子製造装置。
請求項１５記載の光学素子製造装置と、この光学素子製造装置で製造される光学素子を用いて光学機器を製造する手段と、を有する光学機器製造装置。