(57)【要約】【課題】一定の厚みを有するガラス板を安定に供給するためのガラス板の製造方法、およびガラス製のプレス成形用素材の製造方法、ならびに光学部品の製造方法を提供する。【解決手段】熔融ガラス流を連続して鋳型に鋳込み、鋳型内で板状に成形し、成形した板状ガラスを鋳型外に引き出して連続的にガラス板を製造する方法。鋳型内に鋳込まれた熔融ガラス表面の高さの変化に基づいて板状ガラスの引き出し速度を変化させて、ガラス板の厚みの変動を低減する。この方法により作製されたガラス板を所望重量のプレス成形用のガラス素材に加工するプレス成形用素材の製造方法。この方法により作製されたプレス成形用素材を加熱、軟化し、プレス成形を経てガラス製の光学部品を作製する光学部品の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熔融ガラス流を連続して鋳型に鋳込み、鋳型内で板状に成形し、成形した板状ガラスを鋳型外に引き出して連続的にガラス板を製造する方法であって、
鋳型内に鋳込まれた熔融ガラス表面の高さの変化に基づいて板状ガラスの引き出し速度を変化させて、ガラス板の厚みの変動を低減することを特徴とするガラス板の製造方法。
【請求項２】
熔融ガラス流を鋳込む位置ならびに前記表面の高さを測定する位置よりもガラス引き出し方向側にある位置において、軟化状態のガラス上面に冷却板を繰り返し押し付けることを特徴とする請求項１に記載のガラス板の製造方法。
【請求項３】
熔融ガラス流の鋳込みを、ガラス原料を補充、熔解しながら行うことを特徴とする請求項１または２に記載のガラス板の製造方法。
【請求項４】
板状ガラスの鋳型外への引き出しを、水平に配置した鋳型及びガラス板搬送装置を用い、前記搬送装置で板状ガラスを水平方向に搬送することにより行い、かつ板状ガラスの引き出し速度を、前記搬送装置の駆動速度により制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガラス板の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法により作製されたガラス板を所望重量のプレス成形用のガラス素材に加工することを特徴とするプレス成形用素材の製造方法。
【請求項６】
プレス成形用素材を加熱、軟化し、プレス成形を経てガラス製の光学部品を作製する光学部品の製造方法において、請求項５に記載の方法により作製されたプレス成形用素材を使用することを特徴とする光学部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流出管より流出したガラスを連続して溝型の固定鋳型に流し込み、該鋳型の一端から成形ガラスを引き出すガラスの成形方法に関する。また、このような方法によって得られたガラス板を切断し、プレス成形用素材を製造する方法およびこのプレス成形用素材をプレス成形し、得られた成形品からレンズなどの光学部品を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流出管より流出したガラスを連続して溝型の固定鋳型に流し込み、該鋳型の一端から成形ガラスを引き出すガラスの連続成形方法としては、特許文献１（特公昭４５−１９９８７号公報）に記載された方法が知られている。この際のガラスの引き出し速度は、成形するガラスの幅に対しガラス厚みが目的の厚みになるよう、ガラスを搬送するベルトコンベアの駆動モータの無段階変速機の変速比やインバータの周波数を随時手動で変更することにより調整されてきた。また均一な厚みのガラス板を連続して成形することを可能ならしめた特許文献２（特開２００２−２６５２２９号公報）に記載された方法においても、鋳型に鋳込まれたガラスを連続的に移動させる手段の速度調整は、ガラス上面を連打する冷却板まわりの溶融ガラスの液面レベルが適切な高さになるように行われる。
【０００３】
【特許文献１】特公昭４５−１９９８７号公報
【特許文献２】特開２００２−２６５２２９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
熔解炉で熔解された後、流出管から連続して流下する溶融ガラスの流量は、一定値を保持しようとしても現状の一般の熔解技術レベルでは、種々の理由により必ず数パーセント程度変動することは避けられない。この変動の主な原因としては、間欠熔解方式の炉では液面レベルの低下による圧力低下、外気温を含む周囲の温度変動等があり、連続熔解方式の炉では原料ロットの違いによる粘度特性の変動、原料投入時前後の炉内温度変動、液面レベル変動、経時的な外気温変動等がある。流量が低下しガラス引き出し速度が速くなり過ぎた場合、特許文献２に記載された方法では、冷却板がガラスに接触しなくなることでその機能を全く果たさなくなる。この場合、当然のことながら製品の肉厚規格を外れることになる。反対に流量が増加しガラス引き出し速度が遅くなり過ぎた場合、特許文献１に記載された方法では製品の肉厚規格を外れるのみだが、特許文献２に記載された方法では冷却板と鋳型の側壁の隙間からガラスがはみ出し、「カン」「割れ」といった製品欠陥が発生することになる。
【０００５】
規格外品発生や製品欠陥に至らないまでも、ガラス流量と引き出し速度の不適合は、任意横断面でのガラス断面積の不安定さに繋がり、特許文献２に記載された方法においては幅方向両サイド上面のＲの大小の変化となって現れる。この変動は、ガラス板を均等幅で切断した際の両サイド部の重量変動に結びつくため、後工程である「目的重量のプレス成形用素材を作る工程」の歩留まりを落とす要因となる。
【０００６】
また、たとえ流出管から流下する溶融ガラスの流量変動が全く無くなったとしても、ある瞬間の成形ガラス厚みや冷却板まわりの溶融ガラスの液面レベルを判断材料にしてガラス引き出し速度を手動により調整して完全にガラス流量と長時間にわたって「合わせる」ことはほぼ不可能である。（ガラスの引き出し装置速度も全く変動しないわけではないため）
【０００７】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、一定の厚みを有するガラス板を安定に供給するためのガラス板の製造方法、およびガラス製のプレス成形用素材の製造方法、ならびに光学部品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の手段を提供するものである。
（１）    熔融ガラス流を連続して鋳型に鋳込み、鋳型内で板状に成形し、成形した板状ガラスを鋳型外に引き出して連続的にガラス板を製造する方法であって、
鋳型内に鋳込まれた熔融ガラス表面の高さの変化に基づいて板状ガラスの引き出し速度を変化させて、ガラス板の厚みの変動を低減することを特徴とするガラス板の製造方法。
（２）    熔融ガラス流を鋳込む位置ならびに前記表面の高さを測定する位置よりもガラス引き出し方向側にある位置において、軟化状態のガラス上面に冷却板を繰り返し押し付けることを特徴とする（１）に記載のガラス板の製造方法。
（３）    熔融ガラス流の鋳込みを、ガラス原料を補充、熔解しながら行うことを特徴とする（１）または（２）に記載のガラス板の製造方法。
（４）    板状ガラスの鋳型外への引き出しを、水平に配置した鋳型及びガラス板搬送装置を用い、前記搬送装置で板状ガラスを水平方向に搬送することにより行い、かつ板状ガラスの引き出し速度を、前記搬送装置の駆動速度により制御することを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のガラス板の製造方法。
（５）    （１）〜（４）のいずれかに記載の方法により作製されたガラス板を所望重量のプレス成形用のガラス素材に加工することを特徴とするプレス成形用素材の製造方法。
（６）    プレス成形用素材を加熱、軟化し、プレス成形を経てガラス製の光学部品を作製する光学部品の製造方法において、（５）に記載の方法により作製されたプレス成形用素材を使用することを特徴とする光学部品の製造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に発明の実施の形態について説明する。以下の形態は本発明の一例である。
【００１０】
本発明は、熔融ガラス流を連続して鋳型に鋳込み、鋳型内で板状に成形し、成形した板状ガラスを鋳型外に引き出して連続的にガラス板を製造する方法である。熔融ガラス流の連続した鋳型への鋳込みは、例えば、流出管から連続して流下する熔融ガラスを鋳型に流し込むことにより行われる。使用される鋳型は、例えば、ガラス板の幅を所要の幅に規制する一対の対向する「側壁」と、２つの側壁の間にガラスの引き出し方向の反対側へのガラスの流れを堰き止めるように設置された「堰板」と、前記ガラス板の対向する２つの主表面の一方を成形する「底面」とで構成された溝型の固定鋳型であることができる。
【００１１】
鋳型に鋳込まれた溶融ガラスは鋳型内で板状に成形され、板状ガラスを鋳型外に引き出される。具体的には、鋳型の「堰板」の反対側から、鋳型とともに水平に配置されたベルトコンベアー等の搬送手段を用いて水平方向に板状ガラスを引き出しながら冷却、成形することにより所要の板厚のガラス板を連続して成形していく。
【００１２】
本発明では、鋳型内に鋳込まれた熔融ガラス表面の高さの変化に基づいて板状ガラスの引き出し速度を変化させて、ガラス板の厚みの変動を低減させる。熔融ガラス表面の高さの変化は、溶融ガラスの流出管周囲、具体的には流出管からややガラスの引き出し方向の、流下して間もないまだ十分粘性流動する温度域の熔融ガラスについて測定される。具体的には、熔融ガラスの粘度が１０４ｄＰａ・Ｓ未満の範囲にある位置で、表面の高さの変化を測定することが適当である。これは、粘度が高すぎるとガラス表面が水平に保ちにくく、適切な熔融ガラス表面の高さを検出する位置の選定が難しくなることに起因する。
【００１３】
熔融ガラスの表面の高さの変化の測定は、例えば、非接触方式または接触方式のセンサーで連続的または間欠的に行うことができる。但し、高温状態にある熔融ガラスの表面の高さを、距離を離しても高い測定精度で測定できるという観点から、非接触方式センサー、例えば、レーザー変位計等を用いることが好ましい。
【００１４】
熔融ガラス表面の高さの変化の測定の結果、その表面の高さが所要の許容幅を持ったある設定値になるように、板状ガラスの引き出し速度を変化させる。本発明では、板状ガラスの引き出し速度は、表面の高さの変化の測定結果を常時または断続的に板状ガラスの引き出し装置に自動的にフィードバックし、それにより引き出し装置の引き出し速度を変化させる。本発明では、このように、板状ガラスの引き出し搬送装置の駆動速度を随時自動制御により調整することで、ガラス板の厚みの変動を低減させることができ、許容範囲内にある一定板厚のガラス板を製造することができる。尚、表面の高さの変化を測定する位置では熔融ガラス上面は自由表面になっている。
【００１５】
本発明では、板状ガラスの鋳型外への引き出しを、水平に配置した鋳型及びガラス板搬送装置を用い、この搬送装置で板状ガラスを水平方向に搬送することにより行い、かつ板状ガラスの引き出し速度を、搬送装置の駆動速度により制御することが好ましい。ガラス板の引き出し搬送装置の駆動源としては、例えばサーボモータ、インバータモータ等を使用することができ、溶融ガラス表面の高さ（液面）変化情報を外部信号として導入し、設定した板厚のガラス板が得られるように速度制御を行う。
【００１６】
本発明の方法では、たとえ流出ガラスの流量が変動しても、成形されたガラスの任意の横断面における断面積変動は小さく抑えられ、後工程の歩留まり向上に大きく寄与できる。
【００１７】
次に、本発明の製造方法を実施するための製造装置の一例を示す図１を参照しながら上記形態をより詳細に説明する。
流出管１１より流出した溶融ガラス１２を連続して溝型の固定鋳型１３に流し込み、該鋳型の右方から成形ガラスを引き出すガラスの連続成形方法において、流出管からやや進行方向の、流下して間もないまだ十分粘性流動する温度域で自由表面を持った熔融ガラスの、液面高さの変化を非接触方式のセンサー２１または２２で連続的または間欠的に検出して、その液面高さが所要の許容幅を持ったある目的値になるようガラスの引き出し搬送装置１４の駆動モータ１５の速度を随時自動制御により調整することにより、流出ガラスの流量が変動しても、横断面の断面積の変動が極めて少ないガラス板素材を得ることができる。上記制御に加え、熔融ガラスの鋳込み速度が一定になるように、流出管の温度を制御することが好ましい。
【００１８】
本発明の特徴は、固化した場所でのガラス厚みではなく、固まってない溶融状態でのガラス液面の高さをもとにガラスの引き出し速度を自動制御することにある。このような制御により、引き出し速度の変更（調整）結果がほとんど時間遅れ無く成形位置におけるガラスの厚みに反映される。そのため、不良品（規格外品）の発生量を低減することができる。これに対して、既に固化した後の場所の厚み情報に基づき引き出し速度を制御しても、厚みを測定する位置より上流にあって、既に流動性を失って厚みが決まっている部分までは変えることができない。したがって、その部分の厚みが規格外であれば、その部分はロスになる。
【００１９】
鋳込まれた熔融ガラスの上面は、低いガラス粘度と重力の作用で水平になる。鋳型を水平に固定することにより、鋳型の底面と熔融ガラス上面は平行になる。鋳型の底面と熔融ガラス上面の距離が常に一定になるようにガラスの引き出し速度を制御する。例えば、熔融ガラスの鋳込み速度が増加すると鋳型中の熔融ガラスの液位は上昇する。その場合、ガラスの引き出し速度を増加して前記液位を設定値に戻すことにより、ガラス板の厚みが厚くならないようにすることができる。逆に熔融ガラスの鋳込み速度が減少すると鋳型中の熔融ガラスの液位は下降する。その場合、ガラスの引き出し速度を減少して前記液位を設定値に戻すことにより、ガラス板の厚みが薄くならないようにすることができる。
【００２０】
センサー２１はレーザー変位計でガラス上方から液面の反射光を検出する方法、センサー２２はガラス液面の横方向から透過光を検出する方法の例だが、液位の検出方法はこの２方法に拘束されるものではない。
搬送装置は、図示しないアニール炉内を成形されたガラス板が搬送されるように配置される。ガラス板はアニール炉内で徐冷され、歪が取り除かれる。
【００２１】
なお、熔融ガラス流の鋳込み位置および熔融ガラスの液位を測定する位置よりもガラスの引き出し方向側にあって、ガラスが軟化状態にある部分の上面に、ガラスの引き出しを妨げないように繰り返し冷却板３３を押し付け、ガラス板の形状を整えるようにすることが好ましい。このようにすることで、より一層均一な厚みを有するガラス板を生産することができる。また、冷却板の押し付けを行っても、熔融ガラスの液位が一定になるような制御を行っているので上記のようなカン、割れといった欠陥の発生も防止することができる。
冷却板の押し付けは、引き出されるガラスの全幅にわたり行うことが好ましい。
【００２２】
本発明は、ガラス原料を補充、熔解しながら熔融ガラス流の鋳込みを行う場合に好適である。ガラス原料を補充、熔解しながら熔融ガラス流の鋳込みを行う、所謂、連続熔解方式では、熔融ガラスの鋳込み速度がガラス原料の補充によって変動しやすい。従来は、鋳込み速度の変動がガラス板の厚みを変動させていたが、本発明によれば、ガラス原料の補充を行いながら、ガラス板を成形しても一定の厚みのガラス板を成形することができる。なお、本発明は必要量の熔融ガラスを熔解してから鋳込みを行う方式にも適用できることは言うまでもない。いずれの方式でも、鋳型に鋳込む熔融ガラスは、清澄、均質化されたものにすることが望まれる。また、レンズ、プリズム、フィルター、光学基板などの光学部品を成形されたガラス板から作る場合は、光学ガラスを用いることが好ましい。
【００２３】
本発明は、上記の方法により作製されたガラス板を所望重量のプレス成形用のガラス素材に加工することを特徴とするプレス成形用素材の製造方法を包含する。上記の方法により作製されたガラス板は、アニールによって歪を取り除かれた後に、縦横に切断され、カットピースと呼ばれるガラス片に加工される。次いでバレル研磨等の機械加工を施して所要重量のプレス成形用ガラス素材とすることができる。
【００２４】
さらに本発明は、プレス成形用素材を加熱、軟化し、プレス成形を経てガラス製の光学部品を作製する光学部品の製造方法であって、プレス成形用素材として、上記方法により作製されたプレス成形用素材を使用することを特徴とする光学部品の製造方法を包含する。
プレス成形用素材から光学部品を作製する場合は、前記プレス成形用素材を加熱、軟化し、プレス成形型を用いてプレス成形する。前記プレス成形用素材の加熱軟化条件や方法、プレス成形型、プレス成形の条件や方法は、公知のものをそのまま利用できる。プレス成形後のプレス成形品は徐冷され、徐冷されたプレス成形品には必要に応じて研削、研磨加工を施し、レンズ、プリズム、フィルター、光学基板などの光学部品に仕上げることができる。
得られた光学部品の表面には、必要に応じて、反射防止膜などの光学薄膜を形成してもよい。
【００２５】
【実施例】
次に実施例により本発明を具体的に説明する。
流出管から流量１００ｍｌ／ｍｉｎで流出する１０５０℃の光学ガラスを、５５０℃に保持された幅１５０ｍｍの溝型状の鋳型に鋳込み、流出管から５０ｍｍ後方の幅方向中央部の液面の高さを液面横方向から透過方式のレーザー変位計で検出し、その液面高さが鋳型の底面から１２ｍｍ±０．３ｍｍを維持するようガラスの引き出し搬送装置の駆動モータ（インバータモータ）をフィードバック制御し、得られるガラス板の横断面積を搬送装置上の同じ場所で１０分毎に１０回測定したところ、その変動幅は５％以内であった。本実施例では、図１に示すように鋳込まれたガラスの上面に、ガラスの引き出しを妨げないよう冷却板を繰り返し押し付けている。冷却板による押し付けによるカン、割れなどの欠陥の発生は認められなかった。
【００２６】
従来の引き出し搬送装置の駆動速度を一定で引き出す方法ではガラス断面積の変動を１０％以内にするのも極めて困難だった。
搬送装置によって搬送される間、成形されたガラス板はアニール炉を通過することにより徐冷し、ガラス板を所要の長さになるよう切断する。
【００２７】
このガラス板をプレス成形用素材に使用する場合は、切断機により賽の目状に切断し、略一定重量の複数個のカットピースを作る。本実施例によればガラス板の厚みが一定であるため、上記切断を等間隔に行えばカットピースの重量を揃えることができる。
これらのカットピースをバレル研磨して角を丸めるとともに、プレス成形用素材の重量にし、プレス成形用素材とする。
【００２８】
次いで、上記素材の表面に粉末状離型剤を均質に塗布した後、加熱、軟化し、上下型を含むプレス成形型を用いてプレス成形した。このようにして得たレンズ形状のプレス成形品をアニール炉内で徐冷して歪を取り除いた後、研削、研磨を行ってレンズを作製した。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば一定の厚みを有するガラス板を安定に供給するためのガラス板の製造方法、およびガラス製のプレス成形用素材の製造方法、ならびに光学部品の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法を実施するための製造装置の一例。
【図１】
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