JPH06305741A - ガラス光学素子の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 計量した量の溶融ガラスを成形型に供給して
光学素子の成形を行う。 【構成】 まず、計量されたガラス素材２をガラス溶融
坩堝３内に収容して加熱炉１３内で溶融する。次に、坩
堝３を支持軸４ａ，４ｂを中心に回動して、ガラス流出
口３ａを下型２３の成形面２３ａに向けるとともに、エ
アシリンダ２０のシャフト２１を下動して坩堝３を自由
落下させ、当接部材２６でその自由落下を停止する。こ
れにより、坩堝３内の溶融ガラスには下向きの慣性力が
作用し、溶融ガラスは、ガラス流出口３ａから成形面２
３ａ上に一度に全て供給される。その後、下型２３を上
型２７の直下に移動し、エアシリンダ２９の加圧力で溶
融ガラスをプレス成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融ガラスを成形型の
成形面上に供給し、その後成形型間でプレス成形するガ
ラス光学素子の成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記ガラス光学素子の成形方法に
あって、溶融ガラスを成形面上に供給する方法として
は、例えば特開平１−１６４７３７号公報に開示されて
いる。上記供給方法は、ガラス溶融物の貯留部の垂直断
面形状が扇形ないし扇形類似形状であって、該扇形の要
の位置にガラス溶融物の出口を有する炉を、該出口を回
動中心として傾動させてガラス溶融物を流出させるもの
で、ガラス溶融物を一定の供給速度で定量的に成形面上
への供給を可能とすることを目的としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の供給方
法は、炉から溶融ガラスを供給する際に溶融ガラスに作
用する重力でのみ落下させているので、特に炉内での残
量が少なくなった時に溶融ガラスが炉壁面との濡れ性に
よって落下しなくなり、この残留したガラスのために供
給する溶融ガラス重量のばらつきが生ずる問題があっ
た。この傾向は供給する所望の溶融ガラス重量が少なく
なるほど顕著になる。また、ガラスが流出するまでの時
間を短くコントロールできないので、初期に流出したガ
ラスの固化した表面に、後から流出したガラス滴が重な
った状態で供給される。この場合は、ガラスの重なった
界面が消失しないので、これから得た成形品は光学素子
として使用することができない問題点があった。

【０００４】本発明は、上記従来技術における問題点に
鑑みてなされたもので、坩堝内の計量された溶融ガラス
の流出を短時間の内に全て成形型に供給することが可能
で、所望の重量の溶融ガラスをばらつきなく成形型に供
給でき、かつ成形品の外観品質が保証できるガラス光学
素子の成形方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のガラス光学素子の成形方法は、計量された
ガラス素材を坩堝内に収容して溶融加熱炉内で溶融する
工程と、ガラス素材を溶融した後に坩堝のガラス流出口
を第１成形型の成形面に向けるべく坩堝を溶融加熱炉内
で運動させる工程と、坩堝の運動を第１成形型の成形面
の近傍で減速または停止して慣性力により坩堝のガラス
流出口から溶融ガラスを流出させて上記成形面上に供給
する工程と、供給した溶融ガラスを第１成形型と第２成
形型によりプレス成形する工程とから構成した。

【０００６】

【作用】まず、計量されたガラス素材は、坩堝内で溶融
加熱炉により溶融される。そして、坩堝のガラス流出口
を第１の成形型面に向けるべく坩堝を運動させること
で、溶融ガラスには速度が生ずる。次に坩堝を第１の成
形型の成形面近傍で減速または停止させると、溶融ガラ
スには運動方向と反対方向の加速度が生じる。そして、
この時、溶融ガラスには、この加速度の方向と反対方向
に加速度に応じた慣性力が作用するので、溶融ガラスは
成形面に向けられた坩堝のガラス流出口から流出してい
く。この慣性力Ｍは上記加速度ａ（つまり溶融ガラスの
初期の運動速度および減速パターンによる）を制御する
ことによって自由に設定することができる。因みに、慣
性力Ｍは、以下の式で表わされる。 Ｍ＝ａ×ｍ （ｍは供給する溶融ガラスの質量） 従って、この慣性力の作用によって坩堝内の計量された
溶融ガラスの流出を短時間の内に全て成形型に供給する
ことが可能となる。因って、所望の重量の溶融ガラスを
ばらつきなく成形型に供給でき、かつ成形品の外観品質
が保証できる。

【０００７】

【実施例１】図において１は、計量されたガラス素材２
を溶融する際に用いるガラス溶融坩堝３を保持する昇降
部材で、ベース５上に固定した第１の支持台６の側面
（図において右側面）にスライドガイド７を介して上下
動自在に取付けられている。昇降部材１は、支持腕１
ａ，１ｂを下方に延在させた凹状に形成されており、支
持腕１ａ，１ｂとの間にガラス溶融坩堝３が配置されて
いる。

【０００８】ガラス溶融坩堝３は、溶融ガラスに対して
反応性の低い材料、例えば白金，金，イリジウム，アル
ミナ，石英ガラス等により形成され、ガラス素材２を投
入しかつ溶融された溶融ガラスを排出するガラス流出口
３ａが設けられている。ガラス溶融坩堝３の対向する両
側面３ｂには、同軸上に位置するように支持軸４ａ，４
ｂが固定されている。支持軸４ａ，４ｂは、昇降部材１
の支持腕１ａ，１ｂの下部に回動可能に取付けられ、支
持腕１ａ，１ｂを介してガラス溶融坩堝３が昇降部材１
に回動自在に設けられている。一方の支持軸４ｂの端部
にはプーリ８が固着されており、昇降部材１の上端面１
ｃに取付けたパルスモータ９の回転軸に固着したプーリ
１０と上記プーリ８間に張設したベルト１１により、パ
ルスモータ９の回転が連動してプーリ８を介しガラス溶
融坩堝３に伝達されるようになっている。パルスモータ
９は、図示を省略したコントローラによって、ガラス溶
融坩堝３のガラス流出口３ａが上方および下方を向いて
固定されるように、その回転駆動が制御されている。

【０００９】ガラス溶融坩堝３の上方には、ガラス素材
投入ガイド１２が昇降部材１の支持腕１ａ，１ｂに固定
されて配置されている。ガラス素材投入ガイド１２は、
成形品に対応した所定の重量に計量されたガラス素材２
をガラス溶融坩堝３内に投入するためのもので、その排
出口１２ａは、ガラス溶融坩堝３のガラス流出口３ａが
上方に向いた位置で対向するように、ガラス素材投入ガ
イド１２の下部に設けられている。

【００１０】ガラス溶融坩堝３を取り付けた支持腕１
ａ，１ｂを囲うように、上下に開口部を形成した筒状の
加熱炉１３が配置されている。加熱炉１３は、昇降部材
１の昇降軸ａと同軸になるように第１の支持台６に固定
されており、誘導加熱あるいは電気抵抗による加熱方式
などによってガラス溶融坩堝３内のガラス素材２を所望
の温度に加熱し得るように構成されている。

【００１１】上記昇降部材１の上端面１ｃには、ワイヤ
１４の一端が固着されている。ワイヤ１４は、第１の支
持台６の上端面６ａに固着したＴ字状腕１５の両端で回
転自在に設けた滑車１６，１７を介して第１の支持台６
の左側方（昇降部材１を設けた反対側）に案内されてい
る。このワイヤ１４の他端には、所定重量がバランサー
１８が吊るされ、昇降部材１の重量とバランサー１８の
重量との差によって、昇降部材１の見かけの重量を設定
し得るようになっている。昇降部材１の図面右側方の側
面には、その先端近傍で鉛直方向に貫通した穴１ｅを設
けた昇降腕１ｄが形成されている。

【００１２】支持腕１ｅの先端右方には、ベース５上に
固定した第２の支持台１９が配置されている。第２の支
持台１９における昇降部材１側の側面には、支持腕１ｄ
の上方となる位置において鉛直方向下向きにエアシリン
ダ２０が固定されている。エアシリンダ２０のシャフト
２１は、支持腕１ｄの穴１ｅに貫挿して支持腕１ｄと相
対移動可能に配置されている。シャフト２１の先端に
は、穴１ｅより大径に形成した抜け止め２１ｂが形成さ
れており、抜け止め２１ｂと支持腕１ｄを係止して、昇
降部材１が落下するのを防止して、エアシリンダ２０に
より所定位置に保持し得るようになっている。すなわ
ち、シャフト２１の停止位置により、ガラス溶融坩堝３
を加熱炉１３内に停止保持してガラス素材２を所定時間
加熱するとともに、シャフト２１を下降動作して昇降部
材１、ガラス溶融坩堝３を自由落下させることができる
ようになっている。

【００１３】上記ベース５上には、スライドガイド２２
を介して、下型２３が矢印Ａ方向へスライド可能に設け
られている。下型２３の上端の成形面２３ａは、所望の
成形品の成形面形状に対応した形状に形成されるととも
に、下型２３の外周２３ｂには、下型２３を所定の温度
に加熱する加熱ヒータ２４が設けられている。ベース５
上の第１の支持台６側にはストッパ２５が固定されてお
り、ストツパ２５をスライドガイド２２の側面部に当接
することにより、下型２３の軸が昇降部材１の昇降軸ａ
と一致するように構成されている。また、スライドガイ
ド２２上には、下型２３の外周を囲む円筒状の当接部材
２ｂが下型２３と同心となるように固定されている。当
接部材２６は、ガラス溶融坩堝３から溶融ガラスを下型
２３の成形面２３ａに供給するときに昇降部材１を保持
するもので、昇降部材１を自由落下させたときに支持腕
１ａ，１ｂの下端面１ｆ，１ｇが当接部材２６の上端面
２６ａに当接して停止し得るようになっている。

【００１４】上記第２の支持台１９には、所望の成形品
の成形面形状に対応した形状の成形面２７ａを下向きに
した上型２７が、スライドガイド２８を介して、プレス
軸ｂ上で上下動自在に設けられている。スライド２８に
は、第２の支持台１９に固定したエアシリンダ２９のシ
ャフトが固着され、上記上下動の駆動がエアシリンダ２
９により行われているようになっている。上型２７の外
周２７ｂは、上型２７を所定の温度に加熱する加熱ヒー
タ３０が設けられている。上記下型２３は、図示を省略
した駆動機構により、昇降軸ａ上の位置からプレス軸ｂ
上の位置に移動自在になっている。ベース５上の第２の
支持台１９側にはストッパ３１が固定されており、スト
ッバ３１とスライドガイド２８の側面部に当接させて下
型２３をプレス軸ｂ上に位置決めできるようになってい
る。また、上記エアシリンダ２９は、下型２３をプレス
軸ｂ上に配置した状態で、上型２７を下降させて、エア
シリンダ２９の加圧力により下型２３の成形面２３ａ上
に供給した溶融ガラスに所定のプレス圧を加えることが
できるようになっている。

【００１５】次に、光学ガラスＳＦ１１のレンズを成形
する場合を例にとりながら、本実施例の作用を示す。ま
ず、ガラス溶融坩堝３のガラス流出口３ａを上方に向け
た状態で、所望の成形品の重量に対応したＳＦ１１のガ
ラス素材２をガラス素材投入ガイド１２によってガラス
溶融坩堝３内に投入する。次に、加熱炉１３によってガ
ラス素材２を粘度１０〜１０³ ポアズになるように加熱
する。ガラス素材２が所定粘度に加熱された後、パルス
モータ９を回転駆動しプーリ１０，ベルト１１およびプ
ーリ８を介してガラス溶融坩堝３を反転させながら、エ
アシリンダ２０のシャフト２１を下降させて昇降部材１
を自由落下させ、支持腕１ａ，１ｂの下端面１ｆ，１ｇ
を当接部材２６上端面２６に当てつけて停止させる。こ
のとき、ガラス溶融坩堝３内の溶融ガラスに運動方向と
反対方向に加速度が生じるため、溶融ガラスに生じてい
る慣性力によって、ガラス溶融坩堝３内の溶融ガラス
は、ガラス溶融坩堝３の反転により下方に向けられたガ
ラス流出口３ａから成形面２３ａ上に一度に全て滴下す
る。なお、この慣性力は昇降部材１の速度によって変化
させることができる。

【００１６】次に、下型２３をスライドガイド２２を介
してスライドさせてプレス軸ｂ上に移動させ、ガラス転
移点温度付近に加熱した上型２７をエアシリンダ２９に
より下降して、下型２３上の溶融ガラスを所定のプレス
圧力でプレス成形するとともにガラス転移点付近まで冷
却し、成形面２３ａ，２７ａの形状を転写する。供給さ
れた溶融ガラス重量は所望の成形品重量にほぼ一致して
いるので、ガラスのはみだし、またはガラス不足による
外径ばらつき等の形状不良が生ずることはない。成形後
は型から成形品を取り出して、図示しないアニール炉で
所定の徐冷を経て歪を取り除き、ガラス光学素子として
使用することができる。

【００１７】本実施例によれば、溶融ガラスに生ずる慣
性力により、所望の重量に計量した溶融ガラスをばらつ
きなく一度に下型２３に供給でき、かつ成形品の外観品
質の良い光学素子を成形することができる。

【００１８】本実施例では、昇降部材１を停止する時、
当接部材２６に当接させているが、当接部材２６にダン
パーやバネの作用を持たせて、当接時の減速パターンを
適宜緩和させてもよい。これにより、溶融ガラスに作用
させる慣性力を変化させることができる。また、ガラス
溶融坩堝３のガラス流出口３ａの方向切り替え手段は本
実施例の手段に限定されず、適宜実施することができ
る。さらに、昇降部材１の下降動作は全てエアシリンダ
ー２０の作動によるようにしてもよい。そして、ガラス
溶融坩堝３に投入するガラス素材２は固形状態のものに
限らず、計量容器で計量された溶融ガラスを投入するよ
うにしてもよい。

【００１９】

【実施例２】図２は、本発明の実施例２の実施に使用す
る成形装置を一部断面にして示す正面図である。本実施
例に使用する成形装置は、溶融ガラスに慣性力を加える
ための機構、ガラス素材の加熱炉の構成およびそれに付
随する機構が実施例１の成形装置と異なり、下型２３の
加熱機構、下型２３のベース５上でのスライド機構、上
型２７の加熱およびプレス機構は同様に構成されてい
る。

【００２０】図において、４０は回動軸で、ベース５上
に固定した支持部材（図示省略）により回動自在に保持
されている。回動軸４０は、ベース５上に固定したモー
タ４１とベルト４２を介して連結され、モータ４１の回
転により回動駆動されるようになっている。回動軸４０
には、回動軸４０と一体となって回動軸４０を中心に回
動される回動腕４３が固着されている。

【００２１】回動腕４３は、端部付近で回動軸４０に固
着され、その長い側の端部にはガラス溶融坩堝３がその
側面部３ｂで固定されている。一方、回動軸４０を挟ん
でガラス溶融坩堝３と反対の短い側の回動腕４３端部に
は、バランサー４４が固定され、回動軸４０を支点にし
て回動腕４３がほぼ釣りあってスムーズに回動できるよ
うになっている。

【００２２】また、ベース５上には、回動腕４３の回動
を停止させ、回動腕４３を支持するストッパ４５，４６
が回動軸４０の両側に固定されている。回動軸４０の図
面左側のストッパ４５は、ガラス素材２の溶融位置で、
回動腕４３を水平、かつその先端に固定したガラス溶融
坩堝３のガラス流出口３ａが上方に向いた状態で保持す
るようになっている。一方、回動軸４０の図面右側のス
トッパ４６は、溶融ガラスの供給位置で、回動腕４３を
水平、かつガラス溶融坩堝３のガラス流出口３ａが下方
に向いた状態で保持するようになっている。

【００２３】上記ガラス素材２の溶融位置には、ガラス
溶融坩堝３内のガラス素材２を加熱溶融可能なように、
その内部にガラス溶融坩堝３を収納する加熱炉４７がベ
ース５上に設けられている。また、ガラス素材２の供給
位置には、ガラス溶融坩堝３内の溶融ガラスを加熱保温
可能なように、ガラス溶融坩堝３を内部に収納する加熱
炉４８がベース５上に設けられている。加熱炉４７，４
８には、回動腕４３の回動側にガラス溶融坩堝３の出入
口４７ａ，４８ａが形成され、ガラス溶融坩堝３の回動
動作を妨げないような形状に構成されている。さらに、
加熱炉４８の底部には、ガラス溶融坩堝３の溶融ガラス
を加熱炉４８外に排出するための開口部が形成されてい
る。

【００２４】加熱炉４７の上面には、支持部材４９を介
してガラス素材投入ガイド１２が固定されている。ガラ
ス投入ガイド１２は、成形品に対応した所定の重量に計
量されたガラス素材２をガラス溶融坩堝３内に投入する
ためのもので、その投入口１２ａは、回動腕４３がスト
ッパ４５で支持されて上方に向いたガラス溶融坩堝３の
ガラス流出口３ａの上方に位置するように設けられてい
る。

【００２５】一方、溶融ガラスの供給位置には、下型２
３がベース５上でスライド配置され、その成形面２３が
下方に向いたガラス溶融坩堝３のガラス流出口３ａの直
下に位置するようにストッパ２５により下型２３が位置
決め可能になっている。

【００２６】次に光学ガラスＳＦ１１のレンズを成形す
る場合を例にとりながら、本実施例の作用を示す。ま
ず、回動腕４３をストッパ４５で支持した状態で、所望
の成形品の重量に対応したＳＦ１１のガラス素材２をガ
ラス素材投入ガイド１２によってガラス溶融坩堝３内に
投入する。次に加熱炉４７によってガラス素材２を粘度
１０〜１０³ポアズになるように加熱する。ガラス素材
２が所定粘度に加熱された後、パルスモータ４１を回転
駆動してベルト４２を介して回動腕４３を回動し、ガラ
ス溶融坩堝３を溶融位置から供給位置へ速度Ｖで回動さ
せて、回動腕４３をストッパ４６に当接して停止する。
この時、ガラス溶融坩堝３内の溶融ガラスに生じている
慣性力によって、溶融ガラスはガラス流出口３ａから下
型２３の成形面２３ａ上に一度に全て滴下する。なお、
このときに生ずる慣性力は回動腕４３の回動角速度、回
動腕４３の腕の長さによって変化させることができる。

【００２７】次に、下型２３をベース５上でスライドさ
せてプレス軸ｂ上に移動させ、ガラス転移点付近に加熱
した上型２７をエアシリンダー２９により下降して、下
型２３上の溶融ガラスを所定のプレス圧力でプレス成形
するとともにガラス転移点付近まで冷却し、成形面２３
ａ，２７ａの形状を転写する。供給された溶融ガラス重
量は所望の成形品重量にほぼ一致しているので、ガラス
のはみだし、またはガラス不足による外径ばらつき等の
形状不良が生ずることはない。成形後は型から成形品を
取り出して、図示しないアニール炉で所定の徐冷を経て
歪を取り除き、ガラス光学素子として使用することがで
きる。

【００２８】本実施例によれば、溶融ガラスに生ずる慣
性力により所望の重量の溶融ガラスをばらつきなく一度
に下型２３に供給でき、かつ成形品の外観品質の良い光
学素子を成形することができるとともに、実施例１に使
用した成形装置のようにガラス溶融坩堝３を自転させる
機構を省略できる利点がある。

【００２９】なお、本実施例の変形例として以下のよう
に構成して実施することができる。溶融ガラスを成形型
に供給する供給位置は、ガラス溶融坩堝３内のガラス素
材２を加熱する際の回動腕４３の停止位置から１８０度
の位置でなくともよく、例えば９０度の位置としてもよ
い。また、下型２３はスライドせずに供給位置で固定と
し、上型２７のプレス軸ｂと下型２３の固定軸とを一致
させて、溶融ガラスを下型２３に供給した後、回動腕４
３を反転させてから上型２７を下降させてプレスを行う
ようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明のガラス光学素子
の成形方法によれば、坩堝内の計量された溶融ガラス
を、自重に加えて慣性力を作用させて坩堝から成形型に
短時間の内に全て供給することが可能になる。因って、
所望の重量の溶融ガラスをばらつきなく成形型に供給で
き、かつ成形品の外観品質が良好なガラス光学素子を成
形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の実施の使用する成形装置を
一部断面にして示す正面図である。

【図２】本発明の実施例２の実施の使用する成形装置を
一部断面にして示す正面図である。

【符号の説明】

２ ガラス素材 ３ ガラス溶融坩堝 ３ａ ガラス流出口 １３ ４７ ４８ 加熱炉 １３ 下型 ２７ 上型

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計量されたガラス素材を坩堝内に収容し
   て溶融加熱炉内で溶融する工程と、ガラス素材を溶融し
   た後に坩堝のガラス流出口を第１成形型の成形面に向け
   るべく坩堝を溶融加熱炉内で運動させる工程と、坩堝の
   運動を第１成形型の成形面の近傍で減速または停止して
   慣性力により坩堝のガラス流出口から溶融ガラスを流出
   させて上記成形面上に供給する工程と、供給した溶融ガ
   ラスを第１成形型と第２成形型によりプレス成形する工
   程とを有することを特徴とするガラス光学素子の成形方
   法。