JPH10139465A

JPH10139465A - 光学素子成形用素材の製造方法

Info

Publication number: JPH10139465A
Application number: JP30298296A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Tomita; 昌之冨田; Isamu Shigyo; 勇執行; Hiroyuki Kubo; 裕之久保; Tamakazu Yogo; 瑞和余語
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1996-11-14
Publication date: 1998-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】光学素子成形用素材として適した、下面に凹
みのないガラス塊を、容易に、かつ、確実に製造する方
法を提供する。【解決手段】流出ノズルから流下した溶融ガラスを多
孔質の受け型に受けて光学素子成形用素材となるガラス
塊を得る光学素子成形用素材の製造方法において、前記
受け型に液体を供給し、その細孔に含浸させた状態で、
前記溶融ガラスを前記受け型に受けて、前記溶融ガラス
から伝えられる熱により、細孔に含浸されている液体を
蒸発させ、この蒸発ガスの圧力により前記受け型の上に
受けられた溶融ガラスを浮上させた状態で、所望する表
面状態のガラス塊を形成することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス素材をプレ
ス成形して光学素子を得る光学素子の製造方法におい
て、プレス成形に際して供給されるガラス塊（光学素子
成形用素材）の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光学素子成形用素材であるガラス
塊を加熱軟化し、この軟化状態のガラス塊を成形型でプ
レス成形し、成形光学素子を得る技術が、光学素子の製
造方法として発展しているが、それに伴い、プレス成形
の前段で、良好な外観精度を有するガラス塊を、安価に
製造する方法の開発が進んでいる。

【０００３】このようなガラス塊を、安価に製造する方
法として、以下に示す製造方法が具体的に知られてい
る。即ち、これは、ガラス溶融槽の流出ノズルから流下
している溶融ガラスを、受け面から上向きにガスを噴出
している受け型の上に受けることで、その受け面からガ
ラスを浮上させた状態に保持し、溶融ガラス塊を形成す
る方法である。このようにして得られたガラス塊は、上
下面とも滑らかな自由表面になっているので、良好な外
観精度を有している。このため、後加工を必要としない
ので、直接、プレス成形に供給することができ、その製
造コストも非常に安価なものとなる。

【０００４】このように、ガス噴出孔の開いている受け
型に溶融ガラスを受けて、ガラス塊を形成する具体例と
しては、特公平７−５１４４６号公報に所載の方法が知
られている。また、多孔質の材料からなる受け型からガ
スが噴出している状態で、溶融ガラスを受け、ガラス塊
を得る具体例としては、特開平６−１２２５２６号、特
開平６−１４４８４５号、特開平６−２０６７３０号な
どの公報に所載の方法が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の方法では、以下に示すような欠点があった。即
ち、受け型から噴出しているガス流によって、受け型の
上に受けられた溶融ガラスの塊の下面が、そのガス噴出
孔、あるいは、多孔質受け型の場合にはその細孔に対応
する箇所で、上方に持ち上げられた状態のまま、固化し
てしまうと、得られたガラス塊は、その下面が凹んだ形
になってしまうのである。

【０００６】このように、下面が凹んでいるガラス塊
を、光学素子成形用素材として、プレス成形に供し、光
学素子を得た場合、プレス成形機のチャンバーの内部に
満たされている窒素ガスが、プレス成形時に、このガラ
ス塊の下面の凹み部分に取り込まれ、この状態でプレス
成形が行われる結果、成形された光学素子の下面には、
「ガス残り」と呼ばれる凹み部分が発生する。このた
め、光学素子は、所期の精度が得られず、不良品とな
り、使うことができない。

【０００７】このような、ガラス塊の下面に凹みが発生
するのを防止するためには、受け型のガス噴出口や細孔
から噴出しているガス流の流量を減らせば良い。しか
し、噴出ガス流量を減らすと、溶融ガラスの重量で、浮
上状態が確保できなくなり、溶融ガラスと受け型が接触
してしまう。その結果、得られたガラス塊は、受け型の
受け面の表面を転写することになり、特に、多孔質の受
け型の場合は、その細孔の凸凹形状を、そのまま転写す
ることになるので、外観精度が悪く、光学素子成形用素
材として用いることはできない。

【０００８】特に、所望するガラス塊の重量が、例え
ば、０．２ｇ〜５ｇと、少ない場合、溶融ガラスの固化
が早いため、下面の凹みを防止することは、技術的に困
難である。例えば、所望するガラス塊の重量が５ｇ以
下、特に、２ｇ以下の場合、受け型から噴出しているガ
ス流により、溶融ガラスを浮上状態で保持して、ガラス
塊を形成した場合、ガス流量の程度により、受け型と接
触したり、下面に凹みが発生したりする上、実際上、好
ましいガス流量が求められず、制御が不可能で、良好な
外観精度のガラス塊が得られない。

【０００９】本発明者は、多孔質の受け型の場合につい
て、ガラス塊の凹みと、これを浮上するためのガス流と
の関係を、色々な角度から検討した結果、以下のような
推論に到達した。即ち、従来のような多孔質の受け型に
おいて、その底部に加圧ガス流を供給し、受け型の上面
に噴出する場合、ガス流の速度分布は、図６に示すよう
に、ガス供給管１０の中央で速く、周辺部で遅くなる。
これは、管壁の流動抵抗（ガスの粘性抵抗）に起因する
が、その影響は、ガス流の慣性によって、ガス供給室９
を経由し、受け型１自体にも及ぶものと考えられ、噴出
ガス流速分布も中央で大きくなる不等分布となる。

【００１０】このガス流の速度差は、溶融ガラスを受け
型１に受け始める直前で、特に大きく、溶融ガラスを受
け型に受け始めた後は少なくなるが、それでも、中心部
と周辺とでは、噴流ガスの速度差が認められる。これが
原因で、ガラス塊の凹みが形成されると推定されるので
ある。

【００１１】本発明は、上記事情に基づいて成されたも
ので、その目的とするところは、光学素子成形用素材と
して適した、下面に凹みのないガラス塊を、容易に、か
つ、確実に製造する方法を提供することである。

【００１２】また、本発明の第２の目的とするところ
は、光学素子成形用素材として適した、下面に凹みがな
く、しかも、その後工程としての光学素子成形時に、成
形型との離型性が良いガラス塊を、容易に製造する方法
を提供することである。

【００１３】

【問題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、流出ノズルから流下した溶融ガラスを
多孔質の受け型に受けて光学素子成形用素材となるガラ
ス塊を得る光学素子成形用素材の製造方法において、前
記受け型に液体を供給し、その細孔に含浸させた状態
で、前記溶融ガラスを前記受け型に受けて、前記溶融ガ
ラスから伝えられる熱により、細孔に含浸されている液
体を蒸発させ、この蒸発ガスの圧力により前記受け型の
上に受けられた溶融ガラスを浮上させた状態で、所望す
る表面状態のガラス塊を形成することを特徴とする。

【００１４】この場合、前記受け型の背面に高圧のガス
を供給することにより、前記蒸発ガスの圧力をバックア
ップしている状態で、溶融ガラスを前記受け型に受け
て、所望する表面状態のガラス塊を形成することも、有
効である。

【００１５】従って、多孔質の受け型の上に受けられた
溶融ガラスの下面の部分で、受け型に含浸された液体が
漸次、蒸発され、そこから発生している蒸発ガスの圧力
で、更には、付加された前述の高圧のガスの圧力で前記
蒸発ガスがバックアップされ、溶融ガラスの下面全面
が、前記受け型から僅かに浮上した状態に保たれる。こ
の際、蒸発ガスの蒸発潜熱で、溶融ガラスの下面の部分
が冷却効果を受け、早期に固化され、しかも、蒸発ガス
の圧力分布が均等であり、その高い密度の故に、ガラス
塊の下面に凹形を形成しない程度の圧力でも、浮上状態
を確保できる。

【００１６】そして、ガラス塊の温度が低下して、液体
が蒸発しなくなり、浮上状態が確保できなくなっても、
その段階では、ガラス塊の下面が十分固化されていて、
仮に、受け型の受け面に接触しても、ガラス塊の接触表
面が、受け面の粗面状態を転写することがなく、滑らか
な状態を保持できる。その結果、次のプレス成形に供給
するガラス素材としての、高い表面精度を確保でき、光
学素子を成形する場合の不良品の発生が抑止され、歩留
まりを向上できることになる。

【００１７】なお、この場合、前記受け型に供給される
液体が、水、液状有機化合物、または、有機化合物を溶
解した水溶液であるとよい。特に、溶融ガラスを受けた
時に、受け面で、蒸発ガスが確実に発生することが必要
であるので、上述の液体は、その融点が１０℃以下、沸
点が２００℃以下であることが望ましい。

【００１８】また、前記受け型は、気孔率が１０〜４０
％、平均孔径が５〜５０μｍである、カーボン、アルミ
ナなどのセラミックス、ステンレスなどの金属の多孔質
材料で構成されているのが望ましい。更に、前記液体
は、前記受け型の受け面に、噴霧状で供給されること
が、受け型の受け面における均等な液体の蒸発を得るた
めに有効である。

【００１９】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）以下、本発明の実施の形態１を、図１
および図２を参照して具体的に説明する。ここでは、ガ
ラス溶融槽（白金坩堝）４から流出ノズル５を介して流
下した溶融ガラス６を、多孔質の受け型１に受けて、光
学素子成形用素材となるガラス塊７を得る光学素子成形
用素材の製造方法において、純水製造装置２で製造され
た水を、ディスペンサ３を介して、受け型１に噴霧状に
供給し、その細孔に含浸させた状態で、溶融ガラス６を
受け型１に受けて、溶融ガラス６から伝えられる熱によ
り、細孔に含浸されている水を蒸発させ、この蒸発ガス
の圧力により受け型１の上に受けられた溶融ガラス６を
浮上させた状態で、所望する表面状態のガラス塊７を形
成するのである。

【００２０】なお、この実施の形態では、受け型１への
水の供給、溶融ガラスの供給、ガラス塊の形成後の取出
しを、図２で示すように、８個のステーションを一巡す
るロータリテーブル（図示せず）上で行うようになって
いる。また、この実施の形態では、受け型に供給する液
体として、最も安価で安全な純水が採用されている。

【００２１】これは、一般に供給されている水の中に
は、微少量の無機物（カルシウムなど）が含有されてい
て、この状態の水を、そのまま、本発明によるガラス塊
の製造に用いた場合、水が蒸発する際に、これらの含有
物が受け型１の受け面上に析出することになり、これが
ガラス塊に付着し、また、細孔の中に析出することで、
細孔を塞ぎ、通気性を悪くするなどの不都合が生じるか
らである。

【００２２】このため、本発明によるガラス塊の製造に
水を用いる場合、これらの微少残留無機物の含有量が３
００ｐｐｍ以下の水、例えば、上述の純水（これは、特
に無機物が１０ｐｐｍ以下）を用いることが望ましいの
である。なお、受け型１に供給される液体としては、他
に、パークロルエチレンのようなハロゲン化炭化水素な
どの液状有機化合物、または、ｎ−プロピルアルコー
ル、特に１価アルコールや多価アルコールなどの有機化
合物を溶解した、例えば、５０％水溶液などを挙げるこ
とができる。特に、溶融ガラスを受けた時に、受け型１
の受け面で、蒸発ガスが確実に発生することが必要なの
で、上述の液体は、その融点が１０℃以下、沸点が２０
０℃以下であることが望ましい。

【００２３】このようにして得られたガラス塊７は、受
け型１の受け面から浮上された状態で保持され、冷却さ
れているので、その表面は自由表面からなっており、非
常に滑らかで、次のプレス成形で必要な高い表面精度が
得られる。即ち、溶融ガラスの下面に供給されるガス
は、液体（この実施の形態では純水）からの蒸発ガスに
よるもので、その蒸発潜熱でガラス表面を急速に固化で
き、また、蒸発圧力が均等であり、その蒸気の高密度の
故に、低圧でも、十分な浮上力を発揮でき、従って、上
述のような滑らかな表面が得られ、また、従来のような
気体ガスのように、過剰な流量のガスを供給し、高い圧
力を保持する必要がないので、得られたガラス塊７の下
面に凹みが発生することはない。

【００２４】次に、ガラス塊の製造に関するステップ
を、順序立てて、説明する。先ず、循環されてきた、多
孔質の受け型１に、所望の量の純水を、ディスペンサ３
を介して噴霧状に供給する。続いて、この水を含浸して
いる状態の受け型１を、流出ノズル５の下のステーショ
ン位置へ移動し、流出ノズル５の出口直下まで上昇させ
る。この状態で、受け型１の上に溶融ガラス６を流下す
る。溶融ガラス６の先端部が受け型１の受け面に接近し
た位置まで降下すると、溶融ガラス６からの放射熱で、
受け型１の受け面の温度が上がるので、受け型１に含浸
された水が激しく蒸発する。その蒸気ガスにより、溶融
ガラスは、受け型１の受け面から僅かに浮上した状態に
保たれる。

【００２５】この状態で、溶融ガラス６を受け型１に受
けて、受け型１の上に溜った溶融ガラスの重量が所望の
値になった時、受け型１を所定距離、下降させ、溶融ガ
ラス６を流出ノズル５の口元で細まるように、括れさ
せ、その状態で、しばらく保持すると、溶融ガラス６
が、自ら切断される。

【００２６】このようにして、受け型１から噴出してい
る蒸気ガスによって、浮上状態に保持されたまま、固化
が進行し、表面の滑らかなガラス塊７が形成される。こ
のようにして、得られたガラス塊７は、受け型１と共
に、次のステーションへと送られる。このステーション
においても、ガラス塊７は、未だ十分に熱いので、受け
型１からは、依然として、蒸気ガスが噴出しており、そ
れにより、ガラス塊７は浮上した状態に保たれている。

【００２７】さらに、次のステーションへと受け型１が
順次、送られて行く内に、ガラス塊７の温度が下がり、
また、その頃、受け型１からの蒸気ガスの噴出も低下
し、更には無くなり、ガラス塊７は、受け型１の受け面
上に載った状態になる。しかし、この時、既に、ガラス
塊７の表面は十分固化しており、ガラス塊７と受け型１
とが接触しても、ガラス塊７の表面に、受け型１の表面
の接触痕が付く恐れはないのである。このようにして得
られたガラス塊７は、最終的に、取り出しオートハンド
（図示せず）を使って取り出される。

【００２８】なお、この実施の形態において、受け型１
は、気孔率が１０〜４０％、好ましくは３０％前後、平
均孔径が５〜５０μｍ、好ましくは１５μｍである、カ
ーボン、アルミナなどのセラミックス、ステンレスなど
の金属の多孔質材料で構成されている。また、溶融ガラ
スを受ける際の受け型１は、それ自体の温度が、８０℃
〜３００℃、好ましくは２００℃前後に保持されると良
い。

【００２９】（実施の形態２）次に、本発明の実施の形
態２を、図３および図４を参照して、具体的に説明す
る。ここでは、前述の実施の形態において、更に、蒸発
ガスの圧力バックアップのための加圧ガス供給手段を備
えている。即ち、多孔質の受け型１の背面に高圧のガス
を供給し、このガスが受け型１の細孔を通って、多孔質
部分に含浸された液体を押圧し、溶融ガラスを受けた受
け面で、蒸発した蒸気ガスの圧力をバックアップするの
である。これは、ガラス塊の単位面積当りの重量が増し
た場合に、このガラス塊を確実に浮上させる上で重要で
ある。

【００３０】具体的には、多孔質の受け型１は、受け型
保持ブロック８で保持されており、受け型１の受け面の
背面には、受け型保持ブロック８で囲まれたガス供給室
９が設けられており、このガス供給室９には、図３に示
すようにガス供給管１０が接続されている。なお、図４
に示すように、ガス供給管１０が受け型保持ブロック８
とは分離されて、構成され、例えば、受け型１を昇降す
るために、上下に動作できるように構成しても良い。そ
して、ガス供給管１０から供給されたガスは、ガス供給
室９に供給された後、多孔質の受け型１の受け面から噴
出する蒸発ガス（水蒸気）をバックアップする。

【００３１】ここでは、純水製造装置２で製造された水
に、所定量の有機化合物を加えた後、ディスペンサ３を
介して、受け型１に所定量の水を噴霧状に供給する。続
いて、受け型１を、流出パイプ５の下の位置ステーショ
ンへ移動し、流出パイプ５のノズル口の直下まで上昇す
る。この状態で、ガス供給管１０から加圧ガスを供給
し、含浸された水が蒸発した際に、バックアップする。
この状態で、受け型１の受け面上に溶融ガラス６を受け
始める。受け型の移動には、例えば、図４に示すよう
な、ベルトコンベアなどの搬送手段１１が用いられる。

【００３２】溶融ガラス６の先端部が受け面に接近した
位置まで下降すると、溶融ガラスの放射熱で、受け面の
温度が急激に上がるので、受け面からは多孔質部分に含
浸された水が激しく蒸発し、その蒸発ガス（水蒸気）
と、これを多孔質部分を通してバックアップする加圧ガ
スにより、溶融ガラスは、受け型１の受け面から浮上し
た状態に保たれる。

【００３３】この状態で、溶融ガラス６を受け型１の受
け面に受け続け、受け型１の上に溜った溶融ガラスの重
量が所望の値になった時、受け型１を、所定距離だけ下
降させ、溶融ガラス６をノズル口下で括れさせ、その状
態で、しばらく保持し、溶融ガラス６を自然に切断す
る。

【００３４】このようにして、受け型１から噴出してい
る蒸発ガス（水蒸気）と、これをバックアップする加圧
ガスによって、浮上保持されたままで、ガラス塊７を得
る。その後、受け型１を下降させ、次の冷却ステーショ
ンへと移動する。

【００３５】それと同時に、受け型１の背面から供給し
ている加圧ガスの流量を徐々に減じ始める。受け型１に
供給する加圧ガスの流量が０になった後でも、ガラス塊
７の温度が十分に高いので、受け型１の受け面からは、
依然として、蒸発ガス（水蒸気）が噴出しており、それ
により、ガラス塊７は浮上した状態に保たれている。

【００３６】さらに、次の冷却ステーションへと順次、
送られて行く過程で、ガラス塊７の温度が下がり、受け
型１からの蒸発ガス（水蒸気）の噴出も無くなり、ガラ
ス塊７が受け型１の受け面に接触する状態になる。しか
し、この時、ガラス塊７の表面は、その温度が十分降下
されており、固化が進行していて、たとえ、受け面に接
触しても、その粗面の影響を受けず、ガラス塊７に接触
痕が付くことはない。このようにして得られたガラス塊
７は、取り出しオートハンド（図示せず）を使って取り
出すことになる。

【００３７】その結果、得られる効果は、前述の実施の
形態１と同様であるが、特に、この実施の形態では、比
較的重量の大きなプレス成形対象物（通常、この対象物
としての光学素子、例えば凸レンズ、用の素材の大きさ
は、最小が０．２ｇ、最大が５．０ｇ）でも、確実な浮
上作用を維持することが可能である。

【００３８】更に、この実施の形態の特徴を詳述する
と、先ず、溶融ガラスを受け型１に受け始める時点にお
いて、受け型１からは、背面に供給された加圧ガスのバ
ックアップで、受け型１の多孔質部分に供給、含浸され
た液体の蒸発ガスが、受け面に噴出している。そのた
め、溶融ガラスは、確実に、受け型１から浮上した状態
に保たれる。前述のように、溶融ガラスを浮上させるた
めの蒸発ガスが、それ自体のみであり、そのガス発生量
が比較的少ない場合、所望するガラス塊の重量が少ない
場合は問題ないが、重量が比較的重くなると、溶融ガラ
スと受け型１の受け面が接触し、ガラス塊に受け型１と
の接触痕が発生することがある。

【００３９】しかし、この実施の形態のように、受け型
１の背面に供給される加圧ガスの流量を適当な値に調整
することにより、ガラス塊の重量が比較的重い場合で
も、蒸発ガスの圧力がバックアップされ、これにより、
溶融ガラスと受け型１と接触を回避できるのである。

【００４０】なお、溶融ガラスを受け型１に受け始めた
後、受け型１の背面に供給する加圧ガスの供給を続けて
も良いし、やめても良い。加圧ガスの供給をやめた場合
でも、受け型１に含浸した液体の蒸発ガスにより、溶融
ガラスが受け型１の受け面上に浮上保持されれば問題は
ない。ただし、所望するガラス塊の重量が大きい場合に
は、加圧ガスの供給を続けた方がより安全であり、ま
た、比較的、重量が小さい場合には、加圧ガスの供給を
やめて、経済性を確保すると良い。

【００４１】ここでは、溶融ガラスは、受け型１の受け
面上に浮上していて、その表面は自由表面からなってお
り、非常に滑らかである。そして、蒸発ガスの蒸発潜熱
で、表面が早期に冷却、固化されることになる。

【００４２】（実施の形態３）本発明の実施の形態３で
は、前述の実施の形態１、２において、水の代わりに液
状有機化合物、または、有機化合物を溶解した水を使用
する。このように、溶融ガラスを受け型１に受けるに先
立ち、受け型１の多孔質部分に、液状有機化合物、また
は、有機化合物を溶解した水を供給することにより、溶
融ガラスを受け型１に受ける時、その受け面からは、気
化した状態の有機化合物が噴出し、これにより、溶融ガ
ラスが浮上状態に保たれると同時に、その一部がガラス
の表面に付着する。

【００４３】なお、この実施の形態では、図５に示すよ
うに、受け型１は、受け型保持ブロック８と共に、正方
形の循環経路１１を移動する過程で、液体を受け面に噴
霧され、また、その直後において、溶融ガラスの供給を
受け、同時に、バックアップのための加圧ガスの供給を
受ける。その後、冷却作用を受け、更に終段において、
ガラス塊を取り出しするシステムに組み込まれており、
循環経路の各コーナーでは、油圧あるいは空気圧シリン
ダ・アッセンブリ（駆動装置）１２のプッシュ・ロッド
１３により移動方向を９０度、変換して、間欠的に送り
動作を受ける。

【００４４】また、所要のタイミングで、受け型保持ブ
ロック８を移動するために、シリンダ・アッセンブリ１
２を間欠的に駆動する以外は、実施の形態２と同様な、
プロセスによって、ガラス塊の形成がなされるので、そ
の経過動作については、説明を省略する。

【００４５】このようにして得られたガラス塊７は、そ
の表面に有機化合物が薄膜状に付着している。一般に、
ガラス塊７の表面に、炭素系や炭化水素系の薄膜が付着
していると、このガラス塊７を、その後、プレス成形し
て光学素子を得た場合、これらの有機物中の成分、特
に、炭素系や炭化水素系の薄膜が離型層として作用し、
プレス成形型と光学素子との間の密着力を弱め、光学素
子をプレス成形型から離型する際の離型性を向上するこ
とになる。

【００４６】

【実施例】

（第１の実施例）次に、本発明の実施の形態１につい
て、その具体的事例を以下に示す。この実施例では、受
け型１が多孔質のカーボンで作られており、その気孔率
は３０％であり、平均孔径は１５μｍである。受け型１
の受け面は、半径：１５ｍｍの凹球面に加工されてい
る。そして、受け型１は、カートリッジヒータを内蔵す
る受け型保持ブロック（図示せず）により、保持されて
おり、本実施例では、該受け型保持ブロックが、前記カ
ートリッジヒータの働きで、常時、２００℃に加熱され
ている。

【００４７】純水製造装置２は、イオン交換方式の純水
製造装置であり、この純水製造装置２に一般の水道水を
供給することにより、その水道水中に含有される各種イ
オンを除去する。そして、この水の中に含有される無機
物は、１０ｐｐｍ以下に減じられる。また、この水は、
ディスペンサ３により、各受け型１の受け面に０．２ｃ
ｃずつ、噴霧状に供給される。

【００４８】この状態で、溶融ガラスの流出パイプ５の
下の、位置ステーションへと移動してきた受け型１は、
流出パイプ５の出口の下、１０ｍｍの位置まで上昇さ
れ、そこで停止する。流出パイプ５の出口からは、温
度：１０００℃の溶融ガラス６が流出し、液滴状に垂れ
下る。

【００４９】この溶融ガラス６の先端部が受け型１の受
け面に接近すると、その溶融ガラスの放射熱で、受け面
の温度が急激に上がるので、受け型１に含浸させた水が
激しく蒸発する。なお、ここでは、受け型保持ブロック
（図示せず）を常に２００℃に保持しているので、受け
型１に水を供給した直後から、受け面に不飽和水蒸気が
順次、発生しているが、溶融ガラス６の先端が受け型１
に接近すると、受け面からの蒸気ガス（水蒸気）の発生
量が多くなり、十分に溶融ガラスを浮上させる力を発揮
する。

【００５０】この状態のまま保持すると、受け型１の受
け面上方に浮上した状態で、溶融ガラスが溜り始める。
３秒後に、受け型１の上に溜った溶融ガラスの重量が、
予め設定した重量になったので、受け型１を下方へ１０
ｍｍ下降させ、溶融ガラス６を、ノズル口で括れさせ、
その状態で、０．５秒間保持し、その間に、ノズル口か
らのガラス流を自然に切断した。

【００５１】このようにして得られた半固化状態のガラ
ス塊７は、全体として、その温度が高いが、その表面
は、蒸発ガスの蒸発潜熱で、急速に冷却され、しかも、
自由表面なので、非常に滑らかである。そして、受け型
１の受け面からの蒸発ガスの圧力で、ガラス塊７が受け
面から僅かに浮上した状態に保持される。この場合、蒸
発ガスの密度が高く、動圧が低くても、ガラス塊７を、
その底面を中央で凹ませることなく、浮上させることが
できた。

【００５２】このように、ガラス塊７を保持した状態
で、受け型１を所定の位置まで下降させ、次の位置ステ
ーション（冷却工程）へと移動させる。この冷却ステー
ションは、この実施例では、５つ、並んでいて、ここで
は、ガラス塊７が自然放冷される。また、この実施例で
は、例えば、受け型１は、５秒ごとに、次のステーショ
ンへと移動される。そして、溶融ガラス６を受け型１に
受けてから３０秒後に、このガラス塊７は、取り出しハ
ンド（図示せず）で取り出される。

【００５３】本実施例では、溶融ガラス６を受け型１に
受け始めてから、約１０秒の間、受け型１の受け面から
は、蒸発ガス（水蒸気）が多量に噴出していたが、その
後、水蒸気の噴出量は、少なくなった。

【００５４】このようにして、得られたガラス塊７は、
その重量が０．７ｇであり、上下面とも滑らかな自由表
面からなっており、その下面に凹みはなく、プレス成形
のための光学素子成形用ガラス素材として、大変に適し
た表面精度と形状とを維持している。

【００５５】（第２の実施例）次に、本発明の実施の形
態２について、これを具体的に実施した事例について述
べる。この実施例では、所要の有機化合物を溶解させた
水を、受け型１の多孔質部分に含浸させて、その受け型
の受け面上に、溶融ガラスを受ける。この際、受け型１
の背面には、加圧ガスが供給され、含浸された水が蒸発
する際に、その圧力をバックアップする。

【００５６】この実施例では、受け型１は、多孔質のカ
ーボンで作られており、その気孔率は３０％であり、平
均孔径は１５μｍである。受け型１の受け面は、半径：
１５ｍｍの凹球面に加工されている。そして、この受け
型１は、カートリッジヒータ（図示せず）を内蔵する受
け型保持ブロック８により保持されており、本実施例で
は、この受け型保持ブロック８は、上述のカートリッジ
ヒータにより、常時、１００℃に加熱されている。

【００５７】純水製造装置２は、イオン交換方式の純水
製造装置であり、この純水製造装置２に一般の水道水を
供給することにより、その水道水中に含有される各種イ
オンを除去する。この装置から出てきた水の中に含有さ
れる無機物は１０ｐｐｍ以下に減じられる。そして、こ
の水には、容積比で５０％のｎ−プロピルアルコールを
加えた。そして、この水は、ディスペンサ３により、各
受け型１に０．３ｃｃずつ噴霧状に供給される。

【００５８】溶融ガラスのための流出パイプ５の下の位
置ステーションへと移動された受け型１は、流出パイプ
５のノズル口の下、１０ｍｍの位置まで上昇し、停止す
る。そして、流出パイプ５からは、温度：１０００℃の
溶融ガラス６が流出し、液滴状に垂れ下がる。この時、
ガス供給管１０からは、１０リットル／分の流量で、加
圧された窒素ガスが、受け型１の背面から、その多孔質
部分に向けて供給される。

【００５９】そして、溶融ガラス６の先端部が、受け型
１の受け面に接近すると、溶融ガラスの放射熱で、受け
型１の受け面の温度が急速に上がるので、受け型１に含
浸させた水が激しく蒸発する。この状態のまま保持する
と、受け面の上で、溶融ガラスが浮上状態で溜り始め
る。

【００６０】６秒後に、受け型１の上に溜った溶融ガラ
スの重量が所望の重量になったので、受け型１を下方へ
１０ｍｍ下降させ、ガラス流を括れさせ、その状態で
０．５秒保持し、その間にガラス流を自然に切断した。
このように、溶融ガラス塊７を得た後、受け型１を、所
定の位置まで下降させ、次の位置ステーションへと移動
させた。

【００６１】受け型１が次のステーションに移動した後
は、受け型１に供給している窒素ガスの流量を徐々に減
じ始め、３秒後にガス流量を０にした。このような状態
においても、ガラス塊７の温度が十分に高いので、その
下面の受け面からは蒸発ガス（水蒸気）が勢いよく噴出
しており、窒素ガスの供給がなくなった後でも、ガラス
塊７は、受け型１の受け面から僅かに浮上した状態に保
持されている。

【００６２】５つ並んでいる、冷却ステーションでは、
ガラス塊７が自然放冷される。なお、本実施例では、受
け型１が８秒ごとに、次のステーションへ移動する。そ
して、溶融ガラス６を受け型１に受けてから４８秒後
に、このガラス塊７は、取り出しハンド（図示せず）で
取り出される。また、本実施例では、溶融ガラス６を受
け型１に受け始めてから約２２秒の間、受け型１からは
蒸発ガス（水蒸気）が多量に噴出していたが、その後の
噴出量は少なくなった。

【００６３】本実施例によって得られたガラス塊７は、
その重量が１．７ｇであり、上下面とも滑らかな自由表
面からなっており、その下面に凹みはなく、光学素子成
形用素材として大変に適している。

【００６４】また、このガラス塊７の表面には、水に溶
解させたｎ−プロピルアルコールが揮発して、炭化水素
膜として付着している。従って、この状態のガラス塊７
を光学素子成形用素材として用いて、プレス成形し、光
学素子を得た場合、この炭化水素膜が、そのまま、離型
膜として機能するため、かなり高い温度の内に、光学素
子を成形型から離型することが可能である。具体的に
は、このガラス塊を、例えば、６００℃でプレス成形し
て、その後、冷却した場合、本実施例によるガラス塊で
は、４５０℃で離型が可能であった。因みに、一般のガ
ラス塊を用いた場合、４００℃まで冷却しないと離型す
ることができない。このように、高温での離型が可能に
なることから、成形サイクル時間を、例えば、１分程
度、短縮することが可能になった。

【００６５】なお、本実施例では、水に溶解させる有機
化合物として、ｎ−プロピルアルコールの例を示した
が、水溶性のある有機化合物なら他のものでも同様の効
果があり、特に、１価アルコールや多価アルコールが望
ましい。

【００６６】（第３の実施例）次に、本発明の実施の形
態を具体化した事例について述べる。なお、この実施例
では、受け型１は、実施の形態２と同様に、その多孔質
部分に水（ただし、純水を使用する）を含浸させた状態
で、溶融ガラスを受ける工程においてのみ、受け型１の
背面に加圧窒素ガスを供給し、多孔質部分を介して、受
け型１の受け面から蒸発する蒸発ガス（水蒸気）をバッ
クアップする方法を採用している。

【００６７】なお、ここでは、受け型１は、多孔質のカ
ーボンで作られており、その気孔率は３０％、平均孔径
は１５μｍである。この受け型１の受け面は、半径１５
ｍｍの凹球面に加工されている。そして、この受け型１
は、受け型保持ブロック８により保持されている。

【００６８】また、循環経路１１は、摺動性の良い鋳鉄
材で作られた案内レールで正方形に構成されている。シ
リンダ・アッセンブリ（駆動装置）１２は、ＮＣ制御の
１軸ロボットであり、その先端にはプッシュロッド１３
が付けられており、これで、案内レールに沿って受け型
保持ブロック８を横に押し、順次、移動させる。

【００６９】純水製造装置２は、イオン交換方式の純水
製造装置であり、この純水製造装置２に一般の水道水を
供給し、その水道水中に含有される各種イオンを除去す
る。この装置から出てきた水の中に含有される無機物
は、１０ｐｐｍ以下に減じられている。そして、この水
は、ディスペンサ３を介して、各受け型１の受け面に、
０．３ｃｃずつ、均等に噴霧状態で供給される。

【００７０】ガス供給管１０の上部は、受け型保持ブロ
ック８のガス供給室９の開口部と一致した形状をしてお
り、嵌合することができる。そして、この部分には、高
温耐久性のあるシール部材（図示せず）が設けられてい
るので、嵌合時の気密性を高く保つことができる。ま
た、ガス供給管１０は、その下部に接続されたＮＣ制御
の１軸ロボット（図示せず）により、上下に動くことが
可能である。

【００７１】ガス供給管１０と受け型保持ブロック８が
嵌合した状態で、ガス供給管１０から１０リットル／分
の流量の加圧窒素ガスが供給され、受け型１の背面に供
給され、その受け型１の多孔質部分を通して、含浸され
た水が、後に蒸発した際、これをバックアップする。

【００７２】次に、受け型１を、流出パイプ５のノズル
口の下、１０ｍｍの位置まで、上昇し、停止する。この
状態で、前記ノズル口からは、温度：１０００℃の溶融
ガラス６が流出し、液滴状に垂れ下がる。この溶融ガラ
ス６の先端部が受け型１の受け面に接近すると、その放
射熱で、受け面の温度が急速に上がるので、多孔質部分
に含浸された水が激しく蒸発し、溶融ガラス６を浮上さ
せる。

【００７３】この状態のままで、受け型１の上に溶融ガ
ラス６を溜めるが、４．５秒後に、溶融ガラスが所望の
重量になったので、受け型１を下方へ１０ｍｍ下降さ
せ、ガラス流をノズル口下で括れさせ、その状態で０．
５秒保持し、その間に、ガラス流を自然に切断した。こ
のようにして、溶融ガラス塊７を得た後、受け型１を、
受け型保持ブロック８と共に案内レール上に残して、ガ
ス供給管１０を更に下降させる。

【００７４】この際、受け型１への加圧窒素ガスの供給
は無いが、ガラス塊７は、未だ、温度が十分に高いの
で、その直下の受け面からは蒸発ガス（水蒸気）が勢い
よく噴出しており、窒素ガスのバックアップがなくなっ
た後でも、ガラス塊７は、受け型１の受け面から僅かに
浮上した状態に保持されている。

【００７５】本実施例では、溶融ガラス塊７を得た後、
受け型１は、受け型保持ブロック８とともに、ガラス塊
７を取り出すまでに、６秒ごとに１個づつ、１０個の冷
却ステーションを順次、移動する。その間、これらの冷
却ステーションで、ガラス塊７が自然、放冷される。そ
して、最後（６０秒後）に、ガラス塊７を取り出しハン
ド（図示せず）で取り出すのである。なお、溶融ガラス
６を受け型１に受け始めてから約１４秒の間、受け型１
からは、蒸発ガス（水蒸気）が多量に噴出していたが、
その後の噴出量が減少した。

【００７６】このようにして得られたガラス塊７は、そ
の重量が１．２ｇであり、上下面とも滑らかな自由表面
からなっており、また、その下面に凹みがなく、光学素
子成形用素材として大変に適している。

【００７７】（第４の実施例）次に、本発明の他の実施
の形態を具体化した事例を以下に説明する。ここでは前
述の実施の形態１に示す装置が採用される。ただし、純
水製造装置２の代わりに、貯蔵タンク（図示せず）が設
置され、その中に貯蔵されている有機化合物をディスペ
ンサ３を介して、受け型１の受け面上に所定量、吐出す
る。

【００７８】ここでは、受け型１は、多孔質のカーボン
で作られており、その気孔率は３０％、平均孔径は１５
μｍである。この受け型１の受け面は、半径１５ｍｍの
凹球面に加工されている。また、この受け型１は、カー
トリッジヒータ（図示せず）を内蔵する受け型保持ブロ
ック（図示せず）により保持されており、この受け型保
持ブロックは、常時、２００℃に加熱されている。貯蔵
タンクに貯蔵された有機化合物としては、ハロゲン化炭
化水素のパークロルエチレンが挙げられる。これは、デ
ィスペンサ３により、各受け型１の受け面に０．２ｃｃ
ずつ、ほぼ均等に噴霧状に供給される。

【００７９】受け型１は、受け型保持ブロックと共に、
流出パイプ５の下の位置ステーションへと移動され、流
出パイプ５のノズル口の下、１０ｍｍの位置まで上昇
し、停止する。そして、流出パイプ５からは、温度：１
０００℃の溶融ガラス６が流出し、液滴状に垂れ下が
る。

【００８０】この溶融ガラス６の先端部が受け型１の受
け面に接近すると、その放射熱で、受け面の温度が上が
るので、多孔質部分に含浸させたパークロルエチレンが
気化し、蒸発ガスが激しく噴出する。なお、パークロル
エチレンの気化ガスは不燃性であるので、溶融ガラスを
受け型１に受けた時に、この気化ガスに引火することは
ない。

【００８１】なお、本実施例では、受け型保持ブロック
を常に２００℃に保持しているので、受け型１の受け面
にパークロルエチレンを供給した直後から、既に、気化
ガスが発生しているが、溶融ガラス６の先端部が受け型
１に接近する段階で、ガス発生量が多くなるのである。
この状態のまま保持すると、受け型１の上に溶融ガラス
が溜り始めるが、この時、発生した蒸発ガスの圧力で、
溶融ガラスは、受け面上に僅かに浮上した状態に保たれ
ている。

【００８２】その３秒後には、受け型１の上に溜った溶
融ガラスが、所望の重量になったので、受け型１を下方
へ１０ｍｍ下降させ、ノズル口下で、ガラス流を括れさ
せ、その状態で０．５秒保持し、その間に、ガラス流を
自然に切断した。このようにして得られた溶融ガラス塊
７は、依然として温度が高いので、その下の受け面から
は蒸発ガスが勢いよく噴出しており、ガラス塊７は、受
け型１の受け面から僅かに浮上した状態に保持されてい
る。

【００８３】このように、溶融ガラス塊７を得た後、受
け型１を所定の位置まで下降させ、次のステーションへ
と移動させた。次のステーションは、冷却ステーション
であり、５つ並んでいて、そこで、ガラス塊７が自然放
冷される。なお、本実施例では、受け型１は、５秒ごと
に１個づつ、次のステーションへと移動される。そし
て、溶融ガラス６を受け型１に受けてから３０秒後に
は、ガラス塊７が取り出しハンド（図示せず）で取り出
される。また、溶融ガラス６を受け型１に受け始めてか
ら約１０秒間の間、受け面からは蒸発ガスが多量に噴出
していたが、その後、その噴出量は減少した。

【００８４】本実施例によって得られたガラス塊７は、
その重量が０．７ｇであり、上下面とも滑らかな自由表
面からなっており、その下面に凹みはなく、光学素子成
形用素材として大変に適している。しかも、このガラス
塊７の表面には、パークロルエチレンが揮発して、炭化
水素膜として付着している。従って、このガラス塊７を
光学素子成形用素材として、プレス成形し、光学素子を
得た場合、この炭化水素膜が離型膜として機能するた
め、比較的高い温度で、光学素子を成形型から離型する
ことが可能である。

【００８５】具体的には、このガラス塊を６００℃でプ
レス成形して冷却した場合、４５０℃で、離型が可能で
あった。因みに、一般のガラス塊を用いた場合、４００
℃まで冷却しないと離型しなかった。このように、高温
での離型が可能になることから、成形サイクル時間を１
分短縮することが可能になった。

【００８６】なお、本実施例では、受け型１に含浸させ
る有機化合物として、パークロルエチレンの例を示した
が、他の有機化合物でも同様の効果があり、特に、気化
ガスへ引火しずらいものが好ましく、具体的には、ハロ
ゲン化炭化水素が望ましい。

【００８７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、受け型
で溶融ガラスを受けた際、蒸発ガスの発生で、溶融ガラ
スを浮上させることができ、しかも、気体ガスの場合と
異なり、その高い密度の故に、低い動圧でも、十分な浮
力を確保できるので、得られるガラス塊は、その表面が
自由表面からなっており、非常に滑らかであり、また、
下面に凹みが無く、光学素子成形用素材として、大変適
したものとなる。

【００８８】また、気体ガスで、蒸発ガスをバックアッ
プすることにより、ガラス塊の重量が重い場合でも、表
面が非常に滑らか下面に凹みが無く、光学素子成形用素
材として大変適したガラス塊が得られる。

【００８９】更に、受け型の受け面に供給する液体を選
択することで、離型性が大変に良く、光学素子成形用素
材として大変に適したガラス塊を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の装置構成を説明する側
面構成図である。

【図２】同じく、装置構成を説明する平面構成図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態２における要部の側面構成
図である。

【図４】同じく、ガス供給管を、受け型保持ブロックの
昇降手段として兼用した事例の側面構成図である。

【図５】本発明の実施の形態３の装置構成を説明する平
面構成図である。

【図６】従来の装置の機能を説明するための受け型の縦
断側面図である。

【符号の説明】

１多孔質の受け型２純水製造装置３ディスペンサ４溶融るつぼ５流出パイプ６溶融ガラス７ガラス塊８受け型保持ブロック９ガス供給室１０ガス供給管１１搬送手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者余語瑞和東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流出ノズルから流下した溶融ガラスを多
孔質の受け型に受けて光学素子成形用素材となるガラス
塊を得る光学素子成形用素材の製造方法において、前記受け型に液体を供給し、その細孔に含浸させた状態
で、前記溶融ガラスを前記受け型に受けて、前記溶融ガ
ラスから伝えられる熱により、細孔に含浸されている液
体を蒸発させ、この蒸発ガスの圧力により前記受け型の
上に受けられた溶融ガラスを浮上させた状態で、所望す
る表面状態のガラス塊を形成することを特徴とする光学
素子成形用素材の製造方法。
【請求項２】前記受け型の背面に高圧のガスを供給す
ることにより、前記蒸発ガスの圧力をバックアップして
いる状態で、溶融ガラスを前記受け型に受けて、所望す
る表面状態のガラス塊を形成することを特徴とする、請
求項１に記載の光学素子成形用素材の製造方法。
【請求項３】前記受け型に供給される液体が、水、液
状有機化合物、または、有機化合物を溶解した水溶液で
あることを特徴とする、請求項１あるいは２に記載の光
学素子成形用素材の製造方法。
【請求項４】前記受け型は、気孔率が１０〜４０％、
平均孔径が５〜５０μｍである、カーボン、アルミナな
どのセラミックス、ステンレスなどの金属の多孔質材料
で構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のい
ずれかに記載の光学素子成形用素材の製造方法。
【請求項５】前記液体は、前記受け型の受け面に、噴
霧状で供給されることを特徴とする、請求項１〜３のい
ずれかに記載の光学素子成形用素材の製造方法。