(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流出管から溶融ガラスを流下させ、この流下する溶融ガラスの下部を、温度制御可能な成形型の成形面上に形成したガスクッション上に保持しつつ、成形型を下降させ、流下する前記溶融ガラスを切断して溶融ガラス塊を得、前記成形型を温度制御で、この溶融ガラス塊を、前記ガスクッション上に保持しつつ、溶融ガラス塊の表面が軟化点以下の温度になるまで前記ガスクッション及び前記溶融ガラス塊の側面の空冷により冷却し、ガラスゴブを製造することを特徴とするガラスゴブの成形方法。
【請求項２】
成形面を設けた多孔質材に成形面の反対側から加圧気体を導入し、前記成形面上にガスクッションを形成することを特徴とする請求項１記載のガラスゴブの成形方法。
【請求項３】
成形面に開口する少なくとも一つの細孔から気体を噴出し、前記成形面上にガスクッションを形成することを特徴とする請求項１または２記載のガラスゴブの成形方法。
【請求項４】
溶融ガラスを流下させる流出管と、
前記流出管から流下する溶融ガラスの下部を保持するためのガスクッションを成形面上に形成する成形型と、
前記成形型を加熱するヒータと、
前記成形型の温度を検知する熱電対と、
前記熱電対の検知結果に基づき前記ヒータの電気量を制御して前記成形型を温度制御する温度制御装置と、
前記成形型を上下動させる上下駆動手段と、
を備え、
前記流出管が溶融ガラスを流下させ、前記成形型が流下した溶融ガラスの下部を前記ガスクッション上に保持しつつ、前記上下駆動手段が前記成形型を下降させて流下した溶融ガラスを切断し、溶融ガラス塊を得、
前記温度制御装置が前記成形型を温度制御した状態で、前記成形型が、前記溶融ガラス塊を、前記ガスクッション上に保持しつつ、前記溶融ガラス塊の表面が軟化点以下の温度になるまで前記ガスクッション及び前記溶融ガラス塊の側面の空冷により冷却し、ガラスゴブを製造することを特徴とするガラスゴブの成形装置。
【請求項５】
前記成形型の前記成形面を有する部位が多孔質材からなり、
前記成形型が、前記成形面の反対側から加圧気体の導入を受けて前記成形面上にガスクッションを形成することを特徴とする請求項４記載のガラスゴブの成形装置。
【請求項６】
前記成形型が、前記成形面に開口する１又は２以上の細孔を有し、前記細孔の少なくとも一つから気体を噴出して前記成形面上に前記ガスクッションを形成することを特徴とする請求項４または５記載のガラスゴブの成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、レンズ等の光学素子の成形用素材として用いるのに適したガラスゴブの成形方法及び成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レンズ等の光学素子を成形する方法として、ガラスゴブ（ガラス塊）を加熱し、軟化させ、成形型でプレスし、所望の光学素子に近い形状にガラスゴブを成形した後、この成形体の表面を研磨して、所望の光学素子を得ることが行われている。
【０００３】
しかし、この成形体の表面の研磨作業はきわめて煩雑であり、光学素子の成形に多大な時間と費用を要するうえ、この成形体の表面の研磨作業によって、ガラス屑や使用済みの研磨剤等が混じった廃棄物（スラッジ）が発生するという問題点がある。
【０００４】
そこで、近年、このガラスゴブを高精度にプレス成形することにより、研磨することなく直接所望の光学素子を成形する方法が行われるようになっている。しかし、このガラスゴブを高精度にプレス成形することにより、直接所望の光学素子を成形する方法においては、ガラスゴブの表面または表層部にキズ、汚れ、脈理等の欠陥があった場合、このガラスゴブを成形して得られる光学素子においてもキズ、汚れ、脈理等の欠陥が生じてしまうため、これらのキズ、汚れ、脈理等の欠陥のないガラスゴブをきわめて高い収率で精度よく製作することが必要とされている。
【０００５】
そこで、このようなキズ等の欠陥のないガラスゴブを成形する方法として、特開平２−３４５２５号公報には、成形型で溶融ガラス流を受け、所定量の溶融ガラスが成形型内に鋳込まれたときに成形型を降下させ、流下する溶融ガラス流と成形型内に鋳込まれた溶融ガラスとを分離し、ガラス素子（ガラスゴブ）を成形する方法が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の特開平２−３４５２５号公報に開示されたガラスゴブの成形方法においては、成形型で溶融ガラス流を受ける際に高温の溶融ガラスが成形型と接触して冷却されるため、溶融ガラスにおける成形型との接触部分にシワが生じ易く、この部分がガラスゴブの表面に欠陥として残るという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、シワ、キズ、汚れ、脈理等の欠陥のないガラスゴブをきわめて高い収率で精度よく成形することが可能なガラスゴブの成形方法及び成形装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１のガラスゴブの製造方法は、流出管から溶融ガラスを流下させ、この流下する溶融ガラスの下部を、温度制御可能な成形型の成形面上に形成したガスクッション上に保持しつつ、成形型を下降させ、流下する前記溶融ガラスを切断して溶融ガラス塊を得、前記成形型を温度制御で、この溶融ガラス塊を、前記ガスクッション上に保持しつつ、溶融ガラス塊の表面が軟化点以下の温度になるまで前記ガスクッション及び前記溶融ガラス塊の側面の空冷により冷却し、ガラスゴブを製造することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２のガラスゴブの製造方法は、請求項１において、成形面を設けた多孔質材に成形面の反対側から加圧気体を導入し、前記成形面上にガスクッションを形成することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３のガラスゴブの製造方法は、請求項１または２において、成形面に開口する少なくとも一つの細孔から気体を噴出し、前記成形面上にガスクッションを形成することを特徴とするものである。
請求項４のガラスゴブの成形装置は、溶融ガラスを流下させる流出管と、前記流出管から流下する溶融ガラスの下部を保持するためのガスクッションを成形面上に形成する成形型と、前記成形型を加熱するヒータと、前記成形型の温度を検知する熱電対と、前記熱電対の検知結果に基づき前記ヒータの電気量を制御して前記成形型を温度制御する温度制御装置と、前記成形型を上下動させる上下駆動手段と、を備え、前記流出管が溶融ガラスを流下させ、前記成形型が流下した溶融ガラスの下部を前記ガスクッション上に保持しつつ、前記上下駆動手段が前記成形型を下降させて流下した溶融ガラスを切断し、溶融ガラス塊を得、前記温度制御装置が前記成形型を温度制御した状態で、前記成形型が、前記溶融ガラス塊を、前記ガスクッション上に保持しつつ、前記溶融ガラス塊の表面が軟化点以下の温度になるまで前記ガスクッション及び前記溶融ガラス塊の側面の空冷により冷却し、ガラスゴブを製造することを特徴とするものである。
請求項５のガラスゴブの成形装置は、請求項４において、前記成形型の成形面を有する部位が多孔質材からなり、前記成形型が、前記成形面の反対側から加圧気体の導入を受けて前記成形面上にガスクッションを形成することを特徴とするものである。
請求項６のガラスゴブの成形装置は、請求項４または５において、前記成形型が、前記成形面に開口する１又は２以上の細孔を有し、前記細孔の少なくとも一つから気体を噴出して前記成形面上に前記ガスクッションを形成することを特徴とするものである。
【００１１】
【作用】
請求項１のガラスゴブの成形方法においては、流出管から溶融ガラスを流下させ、この流下する溶融ガラスの下部を、温度制御可能な成形型の成形面上に形成したガスクッション上に保持しつつ、成形型を下降させることにより、流下する溶融ガラスがきわめて容易に切断され、溶融ガラス塊が得られる。そして成形型を温度制御した状態で、この溶融ガラス塊を、ガスクッション上に保持しつつ、溶融ガラス塊の表面が軟化点以下の温度になるまでガスクッション及び溶融ガラス塊の側面の空冷により冷却し、ガラスゴブを製造することにより、高温の溶融ガラスが成形型の成形面と直接接触して冷却されることがない。従って、溶融ガラスの成形型の成形面との接触部分にシワ等が生じることがなく、表面にシワ等の欠陥のないきわめて高精度のガラスゴブが成形できる。
【００１２】
請求項２のガラスゴブの成形方法においては、成形面を設けた多孔質材に成形面の反対側から加圧気体を導入し、成形面上にガスクッションを形成するため、多孔質材で形成された成形部表面の成形面から噴出した気体によって形成されたガスクッションによって、高温の溶融ガラスが成形型の成形面と直接接触して冷却されることがない。
従って、溶融ガラスの成形型の成形面との接触部分にシワが生じることがなく、表面にシワ等の欠陥のないきわめて高精度のガラスゴブが成形できる。
【００１３】
請求項３のガラスゴブの成形方法においては、成形面に開口する少なくとも一つの細孔から気体を噴出し、前記成形面上にガスクッションを形成するため、細孔から噴出した気体によって形成されたガスクッションによって、高温の溶融ガラスが成形型の成形面と直接接触して冷却されることがない。従って、溶融ガラスの成形型の成形面との接触部分にシワ等が生じることがなく、表面にシワ等の欠陥のないきわめて高精度のガラスゴブが成形できる。
請求項４のガラスゴブの成形装置においては、流出管が溶融ガラスを流下させ、成形型が流下した溶融ガラスの下部をガスクッション上に保持しつつ、上下駆動手段が成形型を下降させることにより、流下した溶融ガラスがきわめて容易に切断され、溶融ガラス塊が得られる。そして温度制御装置が成形型を温度制御した状態で、成形型が、この溶融ガラス塊を、ガスクッション上に保持しつつ、溶融ガラス塊の表面が軟化点以下の温度になるまでガスクッション及び溶融ガラス塊の側面の空冷により冷却し、ガラスゴブを製造することにより、高温の溶融ガラスが成形型の成形面と直接接触して冷却されることがない。従って、溶融ガラスの成形型の成形面との接触部分にシワ等が生じることがなく、表面にシワ等の欠陥のないきわめて高精度のガラスゴブが成形できる。
請求項５のガラスゴブの成形装置においては、成形型の成形面を有する部位が多孔質材からなり、成形型が成形面の反対側から加圧気体の導入を受けて成形面上にガスクッションを形成するため、そのガスクッションによって、高温の溶融ガラスが成形型の成形面と直接接触して冷却されることがない。従って、溶融ガラスの成形型の成形面との接触部分にシワが生じることがなく、表面にシワ等の欠陥のないきわめて高精度のガラスゴブが成形できる。
請求項６のガラスゴブの成形装置においては、成形型が成形面に開口する１又は２以上の細孔を有し、その細孔の少なくとも一つから気体を噴出して成形面上にガスクッションを形成するため、そのガスクッションによって、高温の溶融ガラスが成形型の成形面と直接接触して冷却されることがない。従って、溶融ガラスの成形型の成形面との接触部分にシワ等が生じることがなく、表面にシワ等の欠陥のないきわめて高精度のガラスゴブが成形できる。
【００１４】
【実施例】
以下、図面を参照して実施例について説明する。図１は本発明の実施例に係わるガラスゴブの成形方法に用いられる成形装置の一概略構成及びその成形手順の一例を示す断面図である。
【００１５】
図１に示されるように、本発明のガラスゴブの成形方法に用いられる成形装置１０は、図示されていないガラス溶解炉から、その溶解炉で溶解された溶融ガラス１１が供給される白金または白金合金製の流出管１２を備えている。流出管１２には、流出管通電加熱用の導線１３が接続されている。
【００１６】
また、流出管１２には温度制御装置（図示略）に接続された熱電対１６が設けられている。この熱電対１６により流出管１２内の溶融ガラス１１の温度が検知され、温度制御装置によって流出管１２内の溶融ガラス１１が所定の温度になるように、流出管通電加熱用の導線１３の電気量が制御される。
【００１７】
流出管１２の下方には、耐熱金属製の成形型１４、１４・・・が、複数個設けられており、例えば図示されていない回転テ−ブルの周縁に沿って並んで配置されている。
成形型１４、１４・・・は、成形装置１０に設けられた図示されていない周知の上下駆動手段に取付けられており、所定のタイミングで上下動する構成となっている。
【００１８】
この成形型１４、１４・・・の上面１４ａには略摺鉢状の成形面１４ｂ、１４ｂ・・・が形成されている。
また、成形型１４、１４・・・には、成形型１４、１４・・・の成形面１４ｂ、１４ｂ・・・に開口する細孔１５が設けられている。この細孔１５からは窒素ガス等の不活性ガスや空気等が吹き出すように構成されている。更に、成形型１４、１４・・・の成形面１４ｂ、１４ｂ・・・は鏡面仕上げされている。
【００１９】
加えて、これらの成形型１４、１４・・・には、溶融ガラス塊１１ｂを適度な速度で冷却できるように、図示されていないヒ−タ、熱電対１６および温度制御装置が設けられている。この熱電対１６によって成形型１４、１４・・・の温度が検知され、温度制御装置によって、成形型１４、１４・・・の温度が所定の温度になるように、ヒ−タの電気量が制御される。
また、前記成形型１４、１４・・・は、図１に示されるようにその側面から空冷される構成となっている。
【００２０】
このように構成された成形装置１０を用いてガラスゴブを成形する方法について以下に説明する。
【００２１】
先ず、成形装置１０の図示しないスイッチをオンして成形型１４、１４・・・を所定の回転サイクルで移動させるとともに、流出管通電加熱用の導線１３により電圧を印加し、流出管１２を加熱する。また、図示しないガラス溶解炉を作動させて、その溶解炉で溶解した溶融ガラス１１を流出管１２内に供給する。この際、流出管１２内の溶融ガラス１１の粘性ｌｏｇηが０．３〜３．０ポアズ程度の最適な値となるように、流出管１２の温度を調整する。
【００２２】
流出管１２内に溶融ガラス１１が充分に供給され、且つ、成形装置１０の運転が定常状態になった後、図１（Ａ）の初期位置から図１（Ｂ）の溶融ガラス流下位置に移動した、空の成形型１４の成形面１４ｂ上に開口する細孔１５から気体を吹き出し、成形面１４ｂ上にガスクッションを形成する。
【００２３】
その後、成形型１４の成形面１４ｂのガスクッション上に、流出管１２内から溶融ガラス１１を、所定量流下させることによって、成形型１４に溶融ガラス１１を供給する。
流出管１２内から流下する溶融ガラス１１の下部は、成形型１４の成形面１４ｂ上に形成したガスクッションによって受け止められ、途中部分がくびれて除々に細くなり、くびれ部分１１ａが形成される。そして、所定のタイミングで成形型１４を急速降下させることにより、くびれ部分１１ａが図１の（Ｂ’）に示されるように切断され、成形面１４ｂ上に溶融ガラス塊１１ｂが保持される。
溶融ガラス塊１１ｂが、成形型１４の成形面１４ｂ上に保持された後、この成形型１４を図１の（Ｃ）位置に移動する。
【００２４】
図１の（Ｃ）位置において、成形型１４は図示されていない温度制御装置により温度制御された状態となっており、成形型１４の成形面１４ｂ上のガスクッション上に保持された溶融ガラス塊１１ｂは、成形型１４の成形面１４ｂ上に開口する細孔１５から吹き出す気体によって、略摺鉢状の成形面１４ｂの側面に沿って転動する。溶融ガラス塊１１ｂは、この転動により真球状に球形化されながら、その表面が軟化温度以下の温度までガスクッション及びその側面の空冷により冷却され、略球状のガラスゴブ２０が成形される。その後、成形型１４の成形面１４ｂ上に開口する細孔１５からの気体の吹き出しを終了させ、成形型１４を、図１の（Ｄ）位置に移動する。
【００２５】
そして、ガラスゴブ２０は図１の（Ｄ）位置において、図示されていない調温手段によって調温されながら、冷却され、取り出し位置（図１の（Ｅ）位置）に移動される。十分に冷却されたガラスゴブ２０は、この取り出し位置（図１の（Ｅ）位置）において真空吸着手段や成形型１４の傾動手段等公知の手段により取り出される。空になった成形型１４は再び初期位置（図１の（Ａ）位置）に移動し、次のガラスゴブ成形に供される。
【００２６】
なお、流下による成形型１４への溶融ガラス１１の供給のタイミング、成形型１４の成形面１４ｂ上に開口する細孔１５からの気体吐出のタイミング、成形型の上下動のタイミング等は、成形型１４、１４・・・の回動サイクルや図１の（Ｃ）位置、または（Ｄ）位置における冷却過程に要する時間等を考慮して決められる。
【００２７】
ここで、図１の（Ｃ）位置において溶融ガラス塊１１ｂが転動しながら冷却される時間、すなわち、成形型１４の成形面１４ｂ上のガスクッション上に保持された溶融ガラス塊１１ｂが、成形型１４の成形面１４ｂ上に開口する細孔１５から吹き出される気体によって、成形面１４ｂの側面に沿った状態で転動を開始する時点から、細孔１５からの気体の吹き出しを終了させて溶融ガラス塊１１ｂの転動を終了させるまでに要する時間は、通常２〜１０秒程度である。
【００２８】
また、図１の（Ｄ）位置における冷却時間、すなわち、図１の（Ｄ）位置に移動した成形型１４上のガラスゴブ２０が、図示されていない調温手段によって冷却され始める時点から、この調温手段による冷却を終了し、成形型１４の、ガラスゴブ２０の取り出し位置（図１の（Ｅ）位置）への移動が開始されるまでに要する時間は、通常５〜１５秒程度である。
【００２９】
このように構成されたガラスゴブ２０の成形装置１０を用いた成形方法においては、流出管１２から溶融ガラス１１を流下させ、この流下する溶融ガラス１１の下部を、温度制御可能な成形型１４の成形面１４ｂ上に形成したガスクッション上に保持しつつ、成形型１４を急速に降下させることにより、流下する溶融ガラス１１のくびれ部分１１ａがきわめて容易に切断され、溶融ガラス塊１１ｂが得られる。
【００３０】
そして、成形型１４を温度制御した状態で、このガスクッション上に供給され、保持された溶融ガラス塊１１ｂを、ガスクッション上で転動させながら、溶融ガラス塊１１ｂの表面が軟化点以下の温度になるまでガスクッション及び溶融ガラス塊１１ｂの側面の空冷により冷却し、ガラスゴブ２０を成形するため、高温の溶融ガラス１１は、成形型１４の成形面１４ｂと直接接触して冷却されることがない。
従って、溶融ガラス１１の成形型１４の成形面１４ｂとの接触部分にシワ等が生じることがなく、表面にシワ等の欠陥のないきわめて高精度のガラスゴブ２０が収率よく成形できる。
また、高温の溶融ガラス１１は、成形型１４の成形面１４ｂと直接接触して冷却されることがないため、成形型１４の成形面１４ｂと溶融ガラス塊１１ｂとの融着が有効に防止される。
【００３１】
また、本実施例のガラスゴブの成形装置１０を用いた成形方法においては、成形型１４を急速に降下させることにより、流出管１２から流下した溶融ガラス１１のくびれ部分１１ａを切断しているが、レ−ザ−、赤外放射、高周波加熱、酸水素炎等によりくびれ部分１１ａを急速加熱する等、周知の切断方法の補助的な適用も可能である。
【００３２】
また、本実施例のガラスゴブ２０の成形装置１０を用いた成形方法においては、成形型１４に、この成形型１４の成形面１４ｂに開口する一つの細孔１５が設けられているが、細孔１５は二つ以上設けられていてもよい。
【００３３】
図２は本発明に用いられる成形型の他の実施例を示すものである。成形型２１の上面２１ａには多孔質材からなる成形部１７が設けられており、成形部１７の表面には鏡面仕上げされた凹面状の成形面２１ｂが形成されている。この成形型２１は成形部１７の裏面１８から窒素ガス等の不活性ガスや空気等を導入し、これらの気体が成形面２１ｂから吹き出すように構成されている。
【００３４】
この成形型２１では、成形面２１ｂ上に形成されたガスクッション上に保持された溶融ガラス塊は、気体により転動することなく、その表面が軟化温度以下の温度まで冷却され、レンズ状のガラスゴブ２２が成形される。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１〜３のガラスゴブの成形方法においては、溶融ガラスと成形型の成形面との接触部分にシワ等が生じることがなく、表面にシワ等の欠陥のないきわめて精度の高いガラスゴブが収率よく成形できる。
請求項４〜６のガラスゴブの成形装置においても、溶融ガラスと成形型の成形面との接触部分にシワ等が生じることがなく、表面にシワ等の欠陥のないきわめて精度の高いガラスゴブが収率よく成形できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係わるガラスゴブの成形方法に用いられる成形装置の一概略構成及びその成形手順の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施例に係わるガラスゴブの成形方法に用いられる成形型の断面図である。
【符号の説明】
１０            成形装置
１１            溶融ガラス
１１ｂ          溶融ガラス塊
１２            流出管
１３            流出管通電加熱用導線
１４            成形型
１４ｂ、２１ｂ  成形面
１５            細孔
１６            熱電対
１７            成形部
２０、２２      ガラスゴブ
【図１】
0003673554.tif 000002
【図２】
0003673554.tif 000003