JPH08169722A - ガラス光学素子の成形方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 受け型と接するガラスゴブの下面に生ずるシ
ワの発生をなくし、成形時間が短くしかも転写性に優れ
た溶融ガラスからガラス光学素子を製造する成形方法お
よび装置を提供する。 【解決手段】 ガラス素材をガラス原料融解部２で溶融
する工程と、鏡面加工された受け面１８ａを有する受け
型１８を予め加熱する工程と、鏡面加工された成形面３
４ａを有する成形型３４を予め加熱する工程と、溶融さ
れたガラスを受け型１８の受け面１８上に供給する工程
と、回転アーム１６の回転によりに受け型１８を公転運
動させて、受け面１８ａに供給されたガラスを遠心力に
より受け面１８ａに密着させつつ平坦化して成形する工
程と、受け型１８の公転運動を停止させた後に、成形型
３４によって受け面１８ａのガラス自由面を押圧成形す
る工程と、押圧成形したガラスをガラス転移点温度以下
に冷却する工程とから構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融ガラスからガ
ラス光学素子を製造する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記請求項１〜４に関連する従来技術と
しては、特開平４−１４９０３２号、特開平５−２３８
７６１号および特開平４−２１９３２８号の各公報があ
る。

【０００３】特開平４−１４９０３２号の発明は、熱加
工治具で溶融ガラスを受けてガラスの表面張力によりで
きた自由面と熱加工治具に接してできた接触面をもつガ
ラスゴブを作成し、接触面を加熱して光学ガラス成形体
を製造するものである。

【０００４】特開平５−２３８７６１号の発明は、溶融
ガラスをリング形状の保持部材がセットされた受け型上
に吐出してプレ成形し、プレ成形ガラスを保持部材に保
持した状態で再加熱した後、一対の成形型にて精密プレ
スするものである。

【０００５】特開平４−２１９３２８号の発明は、溶融
ガラスを回転可能なバケットに供給後、遠心力を作用さ
せて、バケット内の一対の成形型でガラスを押圧成形す
るものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開平４−１４９０３
２号の発明では、熱加工治具に接してできた接触面にシ
ワ等の表面欠陥が生じ、その除去のために加熱が必要で
あり、成形時間が長くなる。

【０００７】特開平５−２３８７６１号の発明では、吐
出された溶融ガラスをプレ成形により平坦化することは
できるが、プレ成形で補助押し型を用いた場合、以下の
欠点がある。ガラスゴブが受け型に接触後、その下面は
上面からの加圧力を受けることによって受け型に広がる
ので、この間に特にガラスゴブの下面表層は固化が進
む。一方、軟化状態にある内部のガラスは外周方向に流
動していくので、ガラスの下面はシワ状に成形され易
い。このシワを除去するためには再加熱工程で十分に加
熱する必要があり、軟化によるガラスの変形で精密成形
工程での転写性が悪化する不具合があった。

【０００８】特開平４−２１０３２８号の発明は、溶融
ガラスを一対の成形型で一発成形するという最も低コス
トの製造方法であるが、上下成形面が同時に成形される
ので、上記と同様に特に受け型との接触部近辺のガラス
表面は急激に固化し、一方軟化状態にある内部のガラス
は外周方向に流動していくので、ガラス下面はシワ状に
成形され易く、転写精度が低い。

【０００９】本発明の請求項１および請求項３は、上記
従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、下面に生ず
るシワの発生をなくし、成形時間を短くしかも転写性に
優れた溶融ガラスからガラス光学素子を製造する成形方
法およびその装置を提供することを目的とする。

【００１０】本発明の請求項２および請求項４は、特に
遠心成形中に固化速度の速い微重量ガラスに対して、上
記請求項１および請求項３の作用および効果を有するガ
ラス光学素子を製造する成形方法およびその装置を提供
することを目的とする。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記課題を解決するた
めに、本発明の請求項１に係るガラス光学素子の成形方
法は、ガラス素材を溶融する工程と、鏡面加工された受
け面を有する受け型を予め加熱する工程と、鏡面加工さ
れた成形面を有する成形型を予め加熱する工程と、溶融
されたガラスを該受け型上に供給する工程と、該受け型
を公転運動させて、前記供給されたガラスを遠心力によ
り受け型の受け面に密着させつつ平坦化して成形する工
程と、該受け型の公転運動を停止させた後に、前記成形
型によって前記ガラスの自由面を押圧成形する工程と、
該押圧成形したガラスをガラス転移点温度以下に冷却す
る工程とから構成した。

【００１２】本発明の請求項２に係るガラス光学素子の
成形方法は、受け型の公転運動を停止させた後、予め加
熱された成形型によって前記ガラスの自由面を押圧成形
する前記請求項１の工程において、成形型によってガラ
スの自由面を押圧成形するのに先立って前記自由面をガ
ラス粘度で１０³ 〜１０⁹ ポアズの温度に再加熱するよ
うに構成した。

【００１３】本発明の請求項３に係るガラス光学素子の
成形装置は、ガラス素材を溶融する手段と、鏡面加工さ
れた受け面を有する受け型を予め加熱する加熱手段と、
鏡面加工された成形面を有する成形型を予め加熱する加
熱手段と、溶融されたガラス素材を前記受け型上に供給
する手段と、前記受け型を公転運動させる回転機構と、
前記受け型と前記成形型の間で押圧力を生じさせる構成
とした押圧手段とから構成した。

【００１４】本発明の請求項４に係る発明は、請求項３
にあって、公転運動により平坦化した受け型上のガラス
の自由面をガラス粘度で１０³ 〜１０⁹ ポアズの温度に
再加熱する加熱手段を具備して構成した。

【００１５】以下に、請求項１〜４の作用を説明する。
請求項１および請求項３の構成にあっては、溶融された
ガラスが受け型上に供給された後、受け型を公転運動さ
せることにより生じた遠心力により、前記供給されたガ
ラスは受け型の受け面に密着されつつ平坦化して成形さ
れる。このとき、ガラスの熱は受け型面に移動するが、
予め受け型が加熱されていることとともに、他方の表面
は雰囲気に接しているだけなので熱の移動は遅く、低い
粘度状態を長く維持できる。したがって、遠心力を受け
たガラスは受け型面に容易に密着しシワのない鏡面が得
られ、かつ表面張力に逆らって平坦化し、成形すること
ができる。その後、受け型の公転運動を停止させ、予め
加熱されている成形型によって前記ガラスの自由面を押
圧成形することにより、自由面側のガラス面を成形型面
の形状に成形する（この時、成形型で成形を開始する時
のガラス自由面の粘度は、１０³ 〜１０⁹ ポアズである
ことが望ましい。すなわち、１０³ ポアズ未満ではガラ
スの表面張力により平坦化したガラスが即座に球形に復
帰してしまう。また１０⁹ ポアズを越えると、ガラスが
固すぎて成形型による押圧成形で十分な流動が得られな
い。）。その後、成形したガラスを変形が生じないガラ
ス転移点温度まで冷却することにより、レンズ等のガラ
ス光学素子が製造できる。このようにして得られたガラ
ス光学素子の表面はシワの発生がないので、その後再加
熱してシワをとる工程がいらない。また、遠心力の作用
によりガラスの自由面は平坦化されているので、一般的
に厚みに対して外径値の方が大きいレンズ等の平坦な光
学素子の成形では、ガラスの自由面側の成形は粘度の低
い接触初期段階で成形型面に全面接触させることが可能
であり、ガラスの収縮に対して充分に成形型による押圧
成形によって密着転写させることが可能になる。

【００１６】請求項２および請求項４の構成にあって
は、成形型によってガラスの自由面を押圧成形するのに
先立ってガラスの自由面をガラス粘度で１０³ 〜１０⁹
ポアズの温度に再加熱することで、特に遠心成形中に固
化速度の速い微重量ガラスに対して成形型による自由面
の成形性を確保することが可能になる。

【００１７】

【発明の実施の形態】

［発明の実施の形態１］図１、図２および図３に基づい
て本発明の実施の形態１を説明する。図１は本発明の実
施の形態１のガラス光学素子の成形装置を示す縦断面図
である。図２は本発明の実施の形態１における受け型部
の縦断面図である。図３は本発明の実施の形態１の受け
型上のガラスゴブを成形型で成形する工程を示す縦断面
図である。

【００１８】図１において１は成形装置で、この成形装
置１はガラス原料を加熱溶融するガラス原料融解部２
と、溶融したガラスが注入された受け型を公転させるこ
とにより成形を行う遠心成形部３と、該遠心成形部３の
部材として構成される前記受け型を加熱する受け型加熱
部４と、遠心成形した受け型上のガラスゴブの自由面を
押圧成形する自由面成形部５から構成されている。

【００１９】ガラス原料融解部２は、ルツボ６と該ルツ
ボ６の底面に連設されたノズル７およびルツボ６をガラ
ス粘度で１０ポアズ以下の温度（通常１０００℃〜１８
００℃）に加熱するためのルツボ用高周波加熱コイル
８、ノズル７をガラス粘度で１０ポアズ前後の温度（通
常１０００〜１６００℃）に加熱するためのノズル用高
周波加熱コイル９から構成されている。ノズル７の下方
には、ノズル７から滴下される溶融ガラスの滴下タイミ
ングを検出するフォトセンサー１０が設置されている。
なお、ガラス原料融解部２は遠心成形装置１のフレーム
１１にアーム１２によって固定されている。

【００２０】遠心成形部３は、成形装置１のべース１３
に固定された軸受け１４と、軸受け１４に回転自在に軸
支された回転軸１５と、回転軸１５の上部に水平に取り
付けられた中空の回転アーム１６と、回転アーム１６の
先端に取り付けられた支持アーム１７に固定され該支持
アーム１７を介して支持点Ｏまわりに回転自在に軸支さ
れた受け型１８と、回転軸１５を挟んで回転アーム１６
の前記受け型１８を取り付けた先端とは反対側の後端に
取り付けられたバランスウエイト１９と、回転軸１５の
中間部に嵌め込まれ一部にスリット２０ａが形成された
スリットプレート２０のスリット２０ａを、非接触状態
で検出できるフォトセンサー２１と、回転軸１５下部に
嵌め込まれたプーリ２２と、プーリ２２にベルト２３を
介して動力を供給する制御可能なモータ２４とから構成
されている。モータ２４は、前記滴下検出用のフォトセ
ンサー１０からの信号を受けて回転動作するように構成
されている。なお、遠心成形前の回転軸１５が停止して
いるときの受け型１８の中心軸ａは、前記ガラス原料融
解部２のノズル７の中心軸ｂと位置するような位置関係
になっている。

【００２１】次に、前記受け型１８の詳細を図２により
説明する。受け型１８は耐熱性、鏡面加工性を有し、か
つ溶融ガラスとの反応性の低い材質、例えばＡｌＮ、Ｂ
Ｎ、Ｃｒ₂ Ｏ₃ 等の焼結体や超硬合金や前記焼結体表面
にＡｌＮ、ＢＮ、Ｃｒ₂ Ｏ₃ 、ＣｒＮ、貴金属類のコー
ティング加工を施したものからできている。受け型１８
の受け面１８ａは、最終成形レンズ面に対応した形状
で、表面粗さＲｍａｘ≦０．１ミクロンに鏡面加工され
ている。この表面粗さが０．１ミクロンを越えると、ガ
ラスの成形面に転写して鏡面が得にくい。受け型１８の
先端外周部１８ｂには、ガラス搬送用の搬送部材２５が
嵌挿されている。

【００２２】搬送部材２５は、耐熱性を有し、かつ溶融
ガラスとの反応性の低い材質、例えば前記受け型と同様
の材料または緻密性のみがやや劣る材料であってもよ
い。搬送部材２５の内周部２５ａは、所望のプリフォー
ム外径に一致している。また、搬送部材２５には、前記
内周部２５ａと受け型１８が嵌挿される内周部との間に
は、成形後の光学素子を受けるための段部２５ｃが設け
られている。２６は前記ノズル７より受け面１８ａ上に
供給されたガラスゴブである。搬送部材２５の上端外周
の１８０°離れた２ヶ所には、鍔２５ｂが設けられてい
る。搬送部材２５が受け型１８に嵌挿される時には、図
３に示すように支持アーム１７に鍔２５ｂが当たらない
ように、鍔２５ｂの方向が位置決めされてから嵌挿され
る。

【００２３】受け型加熱部４は、図１に示すように加熱
ヒータ２７と、該加熱ヒータ２７を内蔵するとともに前
記回転アーム１６の方向に開口した断熱性を有する断熱
カバー２８と、該断熱カバー２８を水平方向に移動自在
に保持するとともに前記べース１３に固定されたスライ
ドべース２９から構成されている。なお、加熱ヒータ２
７は、前記回転軸１５の側方で前記回転アーム１６に対
向するように位置されており、図面右方に移動したとき
にノズル７直下で停止状態の前記受け型１８をガラス転
移点温度以上、ガラス軟化点温度以下（通常５００〜８
００℃）に加熱できるようになっている。

【００２４】自由面成形部５は、フレーム１１に固定さ
れた第１の摺動べース３１にベアリング３２を介して上
下動自在に取り付けられた成形型マウント３３と、該成
形型マウント３３の下端に取り付けられた成形型３４
と、前記べース１３上に成形型３４と同軸に固定された
第２の摺動べース３５と、該第２の摺動べース３５内に
ベアリング３６を介して上下動自在に取り付けられた押
圧支持部材３７から構成されている。なお、成形型マウ
ント３３の下方外周部には加熱ヒータ３８が取り付けら
れ、成形型３４をガラス転移点温度付近まで加熱するこ
とが可能になっている。また、前記押圧支持部材３７の
上面内部には、加熱ヒータ３９が埋め込まれており、該
押圧支持部材３７をガラス転移点温度付近まで加熱する
ことが可能になっている。さらに、前記成形型マウント
３３上端および押圧支持部材３７下端には、それぞれフ
レーム１１およびべース１３に固定された加圧シリンダ
４０および４１の加圧シャフトが接続されており、成形
型マウント３３および押圧支持部材３７を上下駆動する
ことができる。前記受け型１８は遠心成形終了直後に成
形型３４と同軸上に停止され、この状態で押圧支持部材
３７が加圧シリンダ４１の作動により上昇して受け型１
８裏面に当接して停止するとともに、成形型３４が加圧
シリンダ４０の作動により下降して受け型１８上のガラ
スを所定の圧力で押圧成形できるように構成されてい
る。

【００２５】成形型３４は耐熱性、鏡面加工性を有し、
かつ溶融ガラスとの反応性の低い材質、例えばＡｌＮ、
ＢＮ、Ｃｒ₂ Ｏ₃ 等の焼結体や超硬合金や前記焼結体表
面にＡｌＮ、ＢＮ、Ｃｒ₂ Ｏ₃ 、ＣｒＮ、貴金属類のコ
ーティング加工を施したものからできている。成形型３
４の端面すなわち成形面３４ａは最終成形レンズの曲率
に近い形状でかつ鏡面粗さＲｍａｘ≦０．１ミクロンに
鏡面加工されている。なお、図示していないが、搬送部
材２５を挟持して、搬送部材２５を受け型１８に供給、
排出する搬送ユニットが設けられている。

【００２６】以上の構成からなる成形装置１を用いてガ
ラス光学素子を製造する手順を図１〜図３を用いて説明
する。まず、回転アーム１６がスムーズに回転するよう
に、適当な重量のバランスウエイト１９を回転アーム１
６の後端にセットする。そして、回転軸１５をモータ２
４、ベルト２３、プーリ２２により回転させて、受け型
１８をノズル７の中心軸ｂの真下に移動させ、ノズル７
から落下する溶融ガラスを受けるように位置させる。こ
の時、スリットプレート２０に形成されているスリット
２０ａがフォトセンサー２１により検出され、ＬＥＤが
点灯することにより受け型１８が所定の位置に到達した
ことを知ることができる。

【００２７】次に、受け型加熱部４を図面右方に移動し
て、受け型１８を加熱ヒータ２７内に収容し、加熱ヒー
タ２７により受け型１８をガラス転移点温度以上、ガラ
ス軟化点温度以下に加熱する。一方、加熱ヒータ３８に
より成形型３４をガラス転移点温度前後の温度に加熱す
る。

【００２８】そして、ルツボ６にガラス材料を入れ、ル
ツボ用高周波加熱コイル８によりガラス粘度で１０ポア
ズ以下に加熱してガラス材料を溶融する。溶融ガラスが
均質で泡のない状態になった後、ノズル用高周波加熱コ
イル９によりノズル７を加熱し、滴下分離するのに適し
たガラス粘度１０ポアズ前後に溶融ガラスを調整して、
ノズル７先端から溶融ガラス滴を滴下する。なお、ガラ
スを滴下する前に受け型加熱部４を左方に退避させてお
く。

【００２９】ノズル７先端から滴下された溶融ガラス
は、前記受け型１８の受け面１８ａ中央に滴下し、表面
張力により球状となったガラスゴブ２６となる（図２参
照）。ガラスゴブ２６が受け面１８ａ上に滴下されると
ともに、フォトセンサー１０の信号を受けて直ちにモー
タ２４が回転し始める。これにより、回転軸１５が回転
し、受け型１８およびガラスゴブ２６は共に回転軸１５
のまわりを公転する。この時に生ずる遠心力によって、
受け型１８は支持点Ｏを中心に回転して水平状態とな
り、受け面１８ａに対して垂直方向にガラスゴブ２６が
押され、ガラスゴブ２６は受け型１８の受け面１８ａに
密着しつつ自由面は平坦化して成形される。このとき、
ガラスゴブ２６の熱は受け型１８に移動するが、予め受
け型１８が加熱されていることとともに、他方の表面は
雰囲気に接しているだけなので熱の移動は遅く、低い粘
度状態を長く維持できる。したがって、遠心力を受けた
ガラスゴブ２６は受け面１８ａに容易に密着しシワのな
い鏡面が得られ、かつ自由面は表面張力に逆らって平坦
化していく。ここで、受け型１８の加熱温度がガラス軟
化点温度以上では融着を生じ易く、また受け型１８の加
熱温度を下げていくと、受け面１８ａと接触するガラス
ゴブ２６の受け型接触面は次第にシワを生ずるようにな
り、シワのない鏡面を得るためにはガラス転移点温度以
上の加熱が望ましい。

【００３０】ガラスゴブ２６の受け型接触面が受け面１
８ａにほぼ密着してから直ちに回転軸１５の回転を停止
させ、図３に示すように受け型１８を成形型３４の直下
に配置させる。そして、加圧シリンダ４１により押圧支
持部材３７を上昇させて受け型１８下面に当接するとと
もに、加圧シリンダ４０により成形型３４を下降して成
形面３４ａを遠心成形されたガラスゴブ２６’の自由面
に接触させて、押圧成形する。このように、遠心成形後
に成形型３４をガラス自由面に接触させて押圧成形がで
きる。成形型３４で成形を開始する時のガラス自由面の
粘度は、１０³〜１０⁹ ポアズであることが望ましい。
すなわち、１０³ ポアズ未満ではガラスの表面張力によ
り、遠心成形で平坦化したガラスゴブ２６’が即座に球
形に復帰してしまう。また、１０9 ポアズを越えると、
ガラスが固すぎて成形型３４による押圧成形で充分な流
動が得られない。押圧支持部材３７の加熱ヒータ３９の
温度は、成形型３４によってガラス自由面の成形性が確
保できるように設定する。通常、成形型３４の加熱温度
とすればよい。また、成形型３４の加熱温度および押圧
成形の加圧力は、融着を生じさせずかつガラスの収縮に
対して成形面３４ａをガラス面に密着保持できる流動性
が確保できるように設定する。通常は、成形型温度は
「ガラス転移点温度−１００℃」〜「ガラス屈伏点温
度」の間であり、また加圧力は３０〜３００ｋｇ／ｃｍ
² の間である。

【００３１】その後、成形したガラス（光学素子）を変
形の生じないガラス転移点温度まで自然放冷して冷却す
る。続いて、図示していない搬送ユニットにより、ガラ
ス光学素子が段部２５ｃに載置された搬送部材２５を受
け型１８から取り上げた後に後退して、搬送部材２５を
成形装置１の外部に排出する。このようにして、レンズ
等のガラス光学素子の製造が完了する。

【００３２】再び、成形を繰り返すときは、別の搬送部
材２５を搬送ユニットによって受け型１８に供給してか
ら、上記操作を繰り返す。

【００３３】このようにして得られたガラス光学素子の
表面はシワの発生がないので、その後再加熱してシワを
とる工程がいらない。また、遠心力の作用によりガラス
の自由面は平坦化されているので、一般的に厚みに対し
て外径値の方が大きいレンズ等の平坦な光学素子の成形
では、ガラスの自由面側の成形は粘度の低い接触初期段
階で成形面に全面接触させることが可能であり、ガラス
の収縮に対して充分に成形型３４による押圧成形によっ
て密着転写させることが可能になる。

【００３４】以上により、本発明の実施の形態１によれ
ば、成形時間が短くしかも転写性に優れた溶融ガラスか
らガラス光学素子を製造する成形方法およびその装置が
実現できる。なお、より生産性の向上した装置を実現す
るためには、製造工程を連続的に行うために、受け型１
８を回転機構の回転アーム１６に着脱自在に構成し、複
数の受け型１８を予め加熱しておき、受け型１８上にガ
ラスゴブ２６が供給された状態で該受け型１８を順次回
転アーム１６に供給して遠心成形し排出する構成とする
ことが考えられる。

【００３５】［発明の実施の形態２］図４および図５に
基づいて本発明の実施の形態２を説明する。図４は本発
明の実施の形態２の遠心成形装置を示す縦断面図、図５
は本発明の実施の形態２の受け型上のガラスゴブを成形
型で成形する工程を示す縦断面図である。実施の形態１
と異なる点は、実施の形態１における遠心成形後のガラ
ス自由面の押圧成形を、本実施の形態２では上下動自在
に回転アームの先端に構成された受け型を上昇させて、
固定された成形型面に接近させ、受け型上のガラスゴブ
を押圧成形する構成としたことである。

【００３６】図４において、成形型３４は成形型マウン
ト４２を介してフレーム１１に固定されている。成形型
３４の下方には、成形型３４と同軸に突き上げシャフト
４３が設けられており、この突き上げシャフト４３はべ
ース１３に固定された摺動べース４５内をベアリング４
４を介して上下動自在に構成されている。突き上げシャ
フト４３の上下動は、摺動べース４５内でべース１３に
固定された加圧シリンダ４６によって行われ、さらに成
形型３４とによって受け型４８の受け面４８ａ上のガラ
スに作用する押圧力を生じさせることができる。突き上
げシャフト４３の先端外周には加熱ヒータ４７が取り付
けられており、該突き上げシャフト４３をガラス転移点
温度付近まで加熱することが可能になっている。

【００３７】受け型部の構成を図５により説明する。実
施の形態１と異なるのは、受け型４８が、受け面４８ａ
を有する成形部４８ｂと成形部４８ｂの下面に一体成形
した軸部４８ｃからなり、受け型４８の軸部４８ｃが支
持アーム１７端に固定されたブッシュ４９に対してガタ
なく摺動自在に構成されていることである。該受け型４
８は、軸部４８ｃの下端面４８ｄに前記突き上げシャフ
ト４３が当接して上昇することにより突き上げられる。
突き上げシャフト４３の外周には、加熱ヒータ４７が取
り付けられている。

【００３８】上記成形装置にてガラス光学素子を製造す
る手順について、実施の形態１と異なる点を中心に説明
する。ガラスゴブ２６を受け型４８の受け面４８ａ上で
遠心成形する工程までは実施の形態１と同様である。

【００３９】ガラスゴブ２６の受け型接触面が受け面４
８ａにほぼ密着してから、成形型３４の直下に受け型４
８が位置するように直ちに回転軸１５の回転を停止させ
る。その後、突き上げシャフト４３を加圧シリンダ４６
により上昇させて受け型４８の下端面４８ｄに当接する
とともに受け型４８を上昇して遠心成形されたガラスゴ
ブ２６’の自由面を成形型３４の成形面３４ａに接触さ
せて、押圧成形する。このように、本実施の形態２の構
成によっても、遠心成形後に成形型３４にガラス自由面
を接触させて押圧成形ができる。この時、突き上げシャ
フト４３の加熱ヒータ４７の温度は、ガラス自由面の成
形性が確保できるように設定する。通常、成形型３４の
加熱温度とすればよい。また、成形型３４の加熱温度お
よび押圧成形の加圧力は、実施の形態１と同様である。

【００４０】本実施の形態においても実施の形態１と同
様に、成形時間が短くしかも転写性に優れた溶融ガラス
からガラス光学素子を製造する成形方法およびその装置
が実現できる。

【００４１】［発明の実施の形態３］図６に基づいて本
発明の実施の形態３を説明する。図６は本発明に係る実
施の形態３の遠心成形装置を示す縦断面図である。実施
の形態１と異なる点は、実施の形態１における遠心成形
後のガラス自由面の押圧成形に先立って、本実施の形態
ではガラスゴブの自由面を熱風発生装置で加熱軟化し得
るように構成したことである。

【００４２】熱風発生装置５０は、遠心成形装置１外部
に設置された窒素ガス供給源（図示せず）に接続される
とともに下方に向って流出口５４を先端に設けた耐熱性
の窒素ガス導入管５１と、該窒素ガス導入管５１の外周
部に接触して取り付けられた加熱ヒータ５２と、該窒素
ガス導入管５１の内部で該加熱ヒータ５２が位置する部
位に設けられた耐熱性の金属繊維である熱伝達促進部材
５３とから構成されている。また、熱風発生装置５０は
図示していない駆動装置によって、成形型３４の直下に
停止した受け型１８上のガラスゴブの自由面上に進退自
在に構成されている。窒素ガス供給源から窒素ガス導入
管５１に導入された窒素ガスは、図示していない温度コ
ントローラで温度制御された加熱ヒータ５２の発熱によ
り加熱された熱伝達促進部材５３の繊維の間を流れるこ
とで、所定温度に加熱され熱風となる。

【００４３】本実施の形態３によれば、上記構成の熱風
発生装置により、成形型３４によってガラスの自由面を
押圧成形するのに先立って、遠心成形したガラスゴブの
自由面に窒素ガス導入管５１の流出口５４から熱風を吹
き付けて、ガラスゴブ２６の自由面をガラス粘度で１０
³ 〜１０⁹ ポアズの温度に再加熱する。これにより、特
に遠心成形中に固化速度の速い微重量ガラスに対して成
形型３４による自由面の成形性を確保することが可能に
なる。

【００４４】本実施の形態３によれば、特に遠心成形中
に固化速度の速い微重量ガラスに対して、実施の形態１
と同様の効果を有するガラス光学素子を製造することが
できる。

【００４５】［発明の実施の形態４］図７および図８に
基づいて本発明の実施の形態４を説明する。図７は本発
明の実施の形態４の遠心成形装置を示す縦断面図、図８
は本発明の実施の形態４の受け型上のガラスゴブを成形
型で成形する工程を示す縦断面図である。実施の形態１
と異なる点は、実施の形態１と同様に遠心成形した後、
ガラス自由面を押圧成形する際、本実施の形態４では受
け型を支持する上下動自在な押圧支持部材に案内ピンを
取り付けておくことにより、回転アームの回転を停止さ
せたときに生じる回転アーム先端の受け型の揺動自在な
振れを、押圧支持部材を上昇させることで迅速に抑える
とともに受け型を支持し、この受け型をチャックで位置
出して、受け型を剛性良く、精度良く固定した後に押圧
成形をする構成としたことである。

【００４６】図７において、フレーム１１に固定された
第１の摺動ベース３１にベアリング３２を介して上下動
自在に取り付けられた成形型マウント３３と、成形型マ
ウント３３の下端に取り付けられた成形型３４と、ベー
ス１３上に該成形型３４と同軸に固定された第２の摺動
ベース３５と、該第２の摺動ベース３５内にベアリング
３６を介して上下動自在に取り付けられた押圧支持部材
５４から構成されている。

【００４７】押圧支持部材５４内には、上下動可能な案
内ピン５５が成形型３４と同軸に設けられている。この
案内ピン５５は、その先部が押圧支持部材５４の成形型
当接面（支持面）から突出するようにスプリング５６に
より上方へ常時付勢されており、受け型５８に押圧支持
部材５４を当接させた際に案内ピン５５が受け型５８に
押されて下方に移動するようになっている。また、押圧
支持部材５４の成形型当接面上には、受け型５８の外周
部を挟持して受け型５８を位置出しするための絞止可能
なチャック５７が取り付けられている。さらに、前記成
形型マウント３３上端および押圧支持部材５４下端に
は、それぞれフレーム１１およびベース１３に固定され
た加圧シリンダ４０および４１の加圧シャフトが接続さ
れており、成形型マウント３３および押圧支持部材５４
を上下駆動することが可能になっている。

【００４８】回転アーム１６先端の支持アーム１７に固
定されている前記受け型５８には、前記案内ピン５５の
挿入可能な穴５８ａが下端面から内部に向って穿設され
ている。

【００４９】次に、上記構成の遠心成形装置によりガラ
ス光学素子を成形する方法を作用とともに説明する。ガ
ラスゴブ２６を受け型５８上で遠心成形する工程までは
実施の形態１と同様である。

【００５０】遠心成形が終了した直後、受け型５８が成
形型３４の直下に位置するように回転アーム１６の回転
を停止する。このとき受け型５８は揺動自在に振れてい
る。ここで、加圧シリンダ４１により押圧支持部材５４
を上昇させ、振動している受け型５８の穴５８ａに案内
ピン５５を挿入することにより、受け型５８の振動を強
制的に停止させ、更に押圧支持部材５４を上昇させるこ
とで、図８に示すように、押圧支持部材５４の成形型当
接面で受け型５８の下面を支持する。このとき案内ピン
５５は加圧シリンダ４１の押し付け力に負けて圧下す
る。そして、チャック５７で受け型５８の外周部をチャ
ックして成形型３４と同軸になるように受け型５８を位
置決めし、加圧シリンダ４０により成形型３４を下降し
て遠心成形されたガラスゴブ２６の自由面に成形面３４
ａを接触させて押圧成形する。その後の工程は実施の形
態１と同様である。

【００５１】本発明の実施の形態４によれば、遠心成形
終了後に案内ピン５５で受け型５８の振動を強制的に止
めることにより、ガラスゴブ２６の自由面を成形型３４
で押圧成形するまでの時間を短縮することができので、
ガラスの粘度が１０³ ポアズ未満まで冷却される前に成
形が可能となる。また、受け型５８を下方から剛性良く
支持するとともに、チャック５７により受け型５８の位
置の微調整を可能とすることにより、実施の形態１より
も高精度の光学素子の製造が可能な成形方法および成形
装置が実現できる。

【００５２】本発明に係る実施の形態の変形例として
は、図９に示すように、遠心成形部３を縦型にして遠心
成形してもよい。なお、以下の説明においては、図１に
示した番号を用いて説明する。

【００５３】すなわち、ベース１３上にフレーム１１ａ
を立設し、このフレーム１１ａの側面に上記各実施の形
態と同様に構成された遠心成形部３構成されている。な
お、回転アーム１６の一端（図においては下端）に受け
型１８の保持部１６ａが設けられ、受け型１８の受け面
１８ａを鉛直方向に向けて保持し得るようになってい
る。これにより、受け型１８の受け面１８ａに載置され
たガラスゴブ２６には回転軸１５を中心とした回転アー
ム１６の回転により、遠心力が作用する。また、受け型
１８の上方には、回転アーム１６の回転を阻害しないよ
うに、成形型マウント３３に保持された成形型３４が成
形面を下方に向けて、受け型１８と同軸に配置されてい
る。ガラス原料融解部２のルツボ６の底面に連設された
にノズル９は、受け型１８が最下端に配置された時に受
け面１８ａの真上に配置されるように、その先端開口部
が延在されている。そして、受け型加熱部４の加熱ヒー
タ２７は、受け型１８の方向に移動自在に構成され、最
下端に配置された状態の受け型１８を収容して加熱可能
になっている。

【００５４】上記構成の変形例によっても、上記各実施
の形態と同様な方法によりガラス光学素子を成形するこ
とができ、各実施の形態と同様な作用、効果を得ること
ができる。

【００５５】

【発明の効果】請求項１および請求項３の効果は、下面
に生ずるシワの発生をなくし、成形時間が短くしかも転
写性に優れた溶融ガラスからガラス光学素子を製造する
成形方法およびその装置が実現できることである。

【００５６】請求項２および請求項４の効果は、特に遠
心成形中に固化速度の速い微重要ガラスに対して、上記
請求項１および請求項３と同様の効果を有するガラス光
学素子を製造する成形方法およびその装置が実現できる
ことである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のガラス光学素子の成形
装置を示す縦断面図である。

【図２】本発明の実施の形態１のガラス光学素子の成形
装置における受け型部を示す縦断面図である。

【図３】本発明の実施の形態１のガラス光学素子の成形
方法の一工程を示す縦断面図である。

【図４】本発明の実施の形態２のガラス光学素子の成形
装置を示す縦断面図である。

【図５】本発明の実施の形態２のガラス光学素子の成形
方法の一工程を示す縦断面図である。

【図６】本発明の実施の形態３のガラス光学素子の成形
装置を示す縦断面図である。

【図７】本発明の実施の形態４のガラス光学素子の成形
装置を示す縦断面図である。

【図８】本発明の実施の形態４のガラス光学素子の成形
方法の一工程を示す縦断面図である。

【図９】本発明に係る各実施例の変形例を示すガラス光
学素子の成形装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１ ガラス光学素子の成形装置 ２ ガラス原料融解部 ３ 遠心成形部 ４ 受け型加熱部 ５ 自由面成形部 ６ ルツボ １６ 回転アーム １８ ４８ ５８ 受け型 １８ａ ４８ａ 受け面 ２７ 加熱ヒータ ３４ 成形型 ３４ａ 成形面 ３７ ５４ 押圧支持部材 ４０ ４１ ４６ 加圧シリンダ ４３ 突き上げシャフト ５０ 熱風発生装置 ５７ チャック

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス素材を溶融する工程と、鏡面加工
   された受け面を有する受け型を予め加熱する工程と、鏡
   面加工された成形面を有する成形型を予め加熱する工程
   と、溶融されたガラスを該受け型上に供給する工程と、
   該受け型を公転運動させて、前記供給されたガラスを遠
   心力により受け型の受け面に密着させつつ平坦化して成
   形する工程と、該受け型の公転運動を停止させた後に、
   前記成形型によって前記ガラスの自由面を押圧成形する
   工程と、該押圧成形したガラスをガラス転移点温度以下
   に冷却する工程とからなることを特徴とするガラス光学
   素子の成形方法。
2. 【請求項２】 受け型の公転運動を停止させた後、予め
   加熱された成形型によって前記ガラスの自由面を押圧成
   形する前記工程は、成形型によってガラスの自由面を押
   圧成形するのに先立って前記自由面をガラス粘度で１０
   ³ 〜１０⁹ ポアズの温度に再加熱することを特徴とする
   請求項１記載のガラス光学素子の成形方法。
3. 【請求項３】 ガラス素材を溶融する手段と、鏡面加工
   された受け面を有する受け型を予め加熱する加熱手段
   と、鏡面加工された成形面を有する成形型を予め加熱す
   る加熱手段と、溶融されたガラス素材を前記受け型上に
   供給する手段と、前記受け型を公転運動させる回転機構
   と、前記受け型と前記成形型の間で押圧力を生じさせる
   構成とした押圧手段とからなることを特徴とするガラス
   光学素子の成形装置。
4. 【請求項４】 公転運動により平坦化した受け型上のガ
   ラスの自由面をガラス粘度で１０³ 〜１０⁹ ポアズの温
   度に再加熱する加熱手段を具備したことを特徴とする請
   求項３記載のガラス光学素子の成形装置。