JP5813140B2 - ガラス塊成形装置、ガラス塊の製造方法、及びガラス成形品の製造方法 - Google Patents
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Description
また、貫通孔は、ガス流路側に第1の直径の開口を有する第1孔部と、凹部成形面側に第2の直径の開口を有する第2孔部と、第1孔部と第2孔部とを連通する、第3の直径を有する中間孔部とを有する構成とすることもできる。そして、第1の直径をD1、第2の直径をD2、第3の直径をD3としたときに、次の条件式(1)又は(2)を満足することにより、少なくとも中間孔部がバッファ部となる。
D1<D2≦D3・・・(1)
D1=D2<D3・・・(2)
このような構成によれば、噴出されるガスの流量は、更に、安定した状態に保たれ、熔融ガラスを安定した浮上状態で受け取ることが可能となる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態(第1実施形態)に係るガラス塊成形装置について説明する。
D1<D2<D3・・・(3)
第1実施形態のガラス塊成形装置1を用いて成形されたガラス塊(プリフォーム)は、プレス成形型内に導入されてプレス成形型と共に加熱・軟化され、軟化した状態で精密プレス成形されてプレス成形型の成形面が転写され、プレス成形型内で加圧された状態で冷却された後、プレス成形型より取出される。これにより、成形面の面形状が転写された非球面レンズが得られる。このようにして製造された非球面レンズには、必要に応じて、芯取り加工や面取り加工等の各種研削・研磨加工や、染色加工、反射防止膜、紫外線カット等の各種コーティングが施されて、ガラス光学素子が得られる。
図5は、第1実施形態の変形例1のガラス塊成形装置1に備えられるガラス成形型1021の断面図である。図5に示されるように、本変形例のガラス成形型1021は、成形型本体部1021A側に形成された第2孔1021acの直径D2が、流量安定板102B側に形成された第1孔102aaの直径D1と等しくなるように構成されている点で、第1実施形態と異なる。すなわち、本変形例においては、以下の条件式(4)を満たすように各孔径が設定されている。
D1=D2<D3・・・(4)
図6は、第1実施形態の変形例2のガラス塊成形装置1に備えられるガラス成形型1022の断面図である。図6に示されるように、本変形例のガラス成形型1022は、成形型本体部1022A側に形成された第2孔1022acの直径D2が、流量安定板102B側に形成された中間孔102abの直径D3と等しくなるように構成されている点で、第1実施形態と異なる。すなわち、本変形例においては、以下の条件式(5)を満たすように各孔径が設定されている。
D1<D2=D3・・・(5)
D1<D2≦D3・・・(6)
D1=D2<D3・・・(7)
図7は、第1実施形態の変形例3のガラス塊成形装置に備えられるガラス成形型1023の断面図である。図7に示されるように、本変形例のガラス成形型1023は、ガラス成形型1023を貫通する各貫通孔1023aの成形型本体部1023A側に形成された第2孔1023acの長さと、流量安定板1023B側に形成された第1孔1023aa及び中間孔1023abの長さが、凹部成形面1023eの中心部の貫通孔1023aと周辺部の貫通孔1023aとで異なるように構成されている点で、第1実施形態と異なる。すなわち、本変形例においては、各貫通孔1023aの第1孔1023aaの長さが、凹部成形面1023eの周辺にいくに従って長くなり、中間孔1023abの長さが、凹部成形面1023eの周辺にいくに従って短くなるように構成されている。本変形例においても、第1孔1023aaの直径D1が最も小さいため、各貫通孔1023aから噴出されるガスの流量は、第1孔102aaの直径D1によって定まるが、第1孔1023aaの長さが異なると、管内抵抗(すなわち、ガスの流れ易さ)に差が生じることとなる。すなわち、本変形例においては、第1孔1023aaの長さが短い凹部成形面1023eの中心部ほどガスが流れ易く(抵抗が小さく)、周辺部ほどガスが流れ難く(抵抗が大きく)なる。従って、本変形例においては、凹部成形面1023eの中心部の貫通孔1023aと周辺部の貫通孔1023aとでガスの流入量に差が生じ、中心部の貫通孔1023aほどガスの流量が多くなる。また、本変形例では、凹部成形面1023eの周辺にいくに従って中間孔1023abの長さが短くなるように構成されているため、凹部成形面1023eの中心部ほどバッファの容量が大きくなる。つまり、中間孔1023ab(バッファ部)の長さが最も長い凹部成形面1023eの中央部において最もガス流量の変動幅が大きく(すなわち、衝撃吸収能力が最も大きく)なり、中間孔1023abの長さが最も短い凹部成形面1023eの周辺部において最もガス流量の変動幅が小さく(すなわち、衝撃吸収能力が最も小さく)なる。このように、本変形例では、凹部成形面1023eの中心部ほどガスの流量を増やし、またバッファの容量も大きくなるように構成している。このため、熔融ガラスGが凹部成形面1023eにキャストされるとき、凹部成形面1023eの中心部は周辺部に比較してガスが多く噴出されることになるが、熔融ガラスGの流下に応じてガス流量が適正に調整(バッファ作用)され、熔融ガラスGが凹部成形面1023eに供給されたときには、ガス流量が一定となった状態(すなわち、熔融ガラスGの重さとガス流量がバランスした状態)で熔融ガラスGを浮上支持する。一方、凹部成形面1023eの周辺部は、中心部よりも小さなガス流量の変動幅で、かつ、少ないガス流量で熔融ガラスGを浮上支持する。
次に、上述した本発明の第1実施形態及びその比較例に係るガラス成形型について、以下に幾つかの実施例及び比較例を示し、ガス流量との関係を実験結果に基づいて説明する。
実施例(実施例1〜9)のガラス成形型102(1021、1022)及び比較例1のガラス成形型を用いて、熔融ガラスから750mgのガラス塊を成形した。型温度は一定とし、各貫通孔102a(1021a、1022a)から一定量のガスを噴出させた。また、各貫通孔102a(1021a、1022a)は、図4に示す配置とした。具体的には、各貫通孔102a(1021a、1022a)を、凹部成形面102eの中心軸AX上に形成された1つの貫通孔102a(PCD0)、中心軸AXを中心とする直径3mmの同心円(PCD3)上に形成された8つの貫通孔102a、及び中心軸AXを中心とする直径6mmの同心円(PCD6)上に形成された8つの貫通孔102aのように配置した。また、比較例1においても実施例と同様に、型温度は一定とし、各貫通孔から一定量のガスを噴出させた。各貫通孔の配置は、実施例と同様の配置にしている。そして、実施例1〜9及び比較例1について、熔融ガラスがキャストされる間の各貫通孔から噴出するガスの流量が適切であるか否かを、得られたガラス塊の表面状態に基づいて推測した。
表1に示される実施例1〜9においては、得られたガラス塊の表面状態を観察した結果、ガラス成形型102(1021、1022)との接触により生じる融着痕はなかった。このようなガラス塊を精密プレス成形に供することにより、所望の非球面レンズを得ることができた。この結果、実施例1〜9では、例えば、ガラス成形型102(1021、1022)に形成された17個の貫通孔102aから均等にガスが噴出されており、熔融ガラスがキャストされる間においてもその流量の変化がないと推測できた。
実施例10は、第1孔102aaの直径が0.2mm、中間孔102abの直径が0.5mm、第2孔102acの直径が0.25mmに形成された貫通孔102を備えたガラス成形型102(下型)を用いた。そして、白金パイプから流出する熔融ガラス流から、1000mgの熔融ガラスを分離し、その熔融ガラスをガラス成形型102(下型)でガスを噴出させた状態で受け、上型により熔融ガラスをプレスし、冷却することによりガラス塊(得ようとするレンズ形状に近似形状化されたプリフォーム)を得た。なお、各貫通孔102aは、中心軸AX上に1個、中心軸AXを中心とする半径3mmの同心円(PCD3)上に4個、中心軸AXを中心とする直径5mmの同心円(PCD5)上に12個、及び中心軸AXを中心とする直径7mmの同心円(PCD7)上に12個設けた。そして、上記実施例1〜9及び比較例1と同様、熔融ガラスがキャストされる間の各貫通孔102aから噴出するガスの流量を、得られたガラス塊の表面状態に基づいて推測した。
実施例10においても、得られたガラス塊の表面状態を観察した結果、上記実施例1〜9と同様に、ガラス成形型102との接触により生じる融着痕はなかった。この結果から実施例10においても、ガラス成形型102に形成された29個の貫通孔102aから均等にガスが噴出されていることが推測できた。また、実施例10においても、得られたガラス塊を用いて精密プレス成形を行い、所望の非球面レンズを得ることができた。
D1<D2≦D3・・・(1)
D1=D2<D3・・・(2)
102、1021、1022、1023 ガラス成形型
102A、1021A、1022A、1023A 成形型本体部
102B、1023B 流量安定板
102a、1021a、1022a、1023a 貫通孔
102aa、1023aa 第1孔
102ab、1023ab 中間孔
102ac、1021ac、1022ac、1023ac 第2孔
102e、1021e、1022e、1023e 凹部成形面
103 昇降機
104 熔融ガラス供給部
104a 流出ノズル
105 成形型取付部
105a 通気孔
105b 空間部
106 ターンテーブル
108 ダイレクトドライブモータ
110、110a、110b 加熱炉
116 ガス配管
202A 第1プレート
202B 第2プレート
202C 第3プレート。
Claims (12)
- 複数の貫通孔が形成された凹部成形面を有するガラス成形型を備え、所定のガス供給部から送出されるガスが前記複数の貫通孔と連通するガス流路を介して前記複数の貫通孔から噴出した状態で、前記凹部成形面に供給される熔融ガラスを受け、所定の形状のガラス塊に成形するガラス塊成形装置において、
前記貫通孔は、
前記熔融ガラスが、前記凹部成形面に供給されたときに、前記各貫通孔から噴出する前記ガスの流量の変動を抑制するバッファ部を備えるガラス塊成形装置。 - 前記貫通孔は、
前記ガス流路側に第1の直径の開口を有する第1孔部と、
前記凹部成形面側に第2の直径の開口を有する第2孔部と、
前記第1孔部と前記第2孔部とを連通する、第3の直径を有する中間孔部と、
を有し、
前記第1の直径をD1、前記第2の直径をD2、前記第3の直径をD3としたときに、次の条件式(1)又は(2)を満足することにより、少なくとも前記中間孔部が前記バッファ部となる請求の範囲第1項に記載のガラス塊成形装置。
D1<D2≦D3・・・(1)
D1=D2<D3・・・(2) - 前記ガラス成形型は、
前記凹部成形面と前記第2孔部とを備える第1の部材と、
前記第1孔部と前記中間孔部とを備える第2の部材と、
を有する請求の範囲第1項又は請求の範囲第2項に記載のガラス塊成形装置。 - 前記第2の部材の熱膨張係数が、前記第1の部材の熱膨張係数よりも大きい請求の範囲第3項に記載のガラス塊成形装置。
- 前記第1の部材はステンレスで形成され、前記第2の部材は真鍮で形成されている請求の範囲第3項又は請求の範囲第4項に記載のガラス塊成形装置。
- 前記複数の貫通孔は、前記凹部成形面の軸線を中心とする同心円上に等間隔に配置される請求の範囲第1項から請求の範囲第5項の何れか一項に記載のガラス塊成形装置。
- 前記複数の貫通孔は、前記凹部成形面の軸線を中心とする同心円上に等間隔に配置され、
前記凹部成形面の中心部に配置された貫通孔の前記中間孔部の長さが、前記凹部成形面の周辺部に配置された貫通孔の前記中間孔部の長さよりも長く形成されている請求の範囲第2項から請求の範囲第5項の何れか一項に記載のガラス塊成形装置。 - 前記第1の直径は0.15〜0.25mmであり、前記第2の直径は0.15〜0.90mmであり、前記第3の直径は0.50〜0.90mmである請求の範囲第1項から請求の範囲第7項の何れか一項に記載のガラス塊成形装置。
- 前記ガラス塊成形装置は、さらに前記ガラス成形型を垂直方向に移動させる成形型移動部を備え、
前記成形型移動部は、前記ガラス成形型を前記熔融ガラスの流出口に近づけ、前記凹部成形面に前記熔融ガラスを供給し、前記熔融ガラスが所定の重量に調整された時点で前記ガラス成形型を急速に降下させて前記熔融ガラスを切断する請求の範囲第1項から請求の範囲第8項の何れか一項に記載のガラス塊成形装置。 - 請求の範囲第1項から請求の範囲第9項の何れか一項に記載のガラス塊成形装置を用いて所定の形状のガラス塊を成形するガラス塊の製造方法であって、
前記凹部成形面に対して前記熔融ガラスを供給する工程と、
前記複数の貫通孔からガスを噴出した状態で、前記凹部成形面に供給される熔融ガラスを受け、所定の形状のガラス塊に成形する工程と、
を含むガラス塊の製造方法。 - 前記所定形状のガラス塊に成形する工程は、前記ガラス成形型と前記ガラス成形型に相対する上型とにより、前記熔融ガラスをプレスする工程である請求の範囲第10項に記載のガラス塊の製造方法。
- 請求の範囲第10項又は請求の範囲第11項に記載のガラス塊の製造方法を用いて製造されたガラス塊を所定のプレス成形型に導入する工程と、
前記所定のプレス成形型に導入されたガラス塊を軟化した状態でプレス成形する工程と、
前記プレス成形されたガラス成形品を前記プレス成形型より取出す工程と、
を含むガラス成形品の製造方法。
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