(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス塊を連続して製造するガラス塊の製造装置において、
キャスト位置において溶融ガラスを連続して流下させる溶融ガラス供給手段と、
前記流下される溶融ガラスを受けてガラス塊に成形する複数個の成形型と、
第１の駆動信号に基づき、次の成形型が前記キャスト位置へ移動する所定量だけ駆動して、前記複数の成形型を前記キャスト位置に対し順次搬入及び搬出させる成形型移送手段と、
第２の駆動信号に基づき、前記キャスト位置にある成形型を上昇させて前記流下する溶融ガラスの先端部を受け、その後、前記成形型を下降させて一定重量の溶融ガラスを該成形型が受け取るように駆動する成形型昇降手段と、
前記第１及び第２の駆動信号を、それぞれ交互に前記成形型移送手段及び前記成形型昇降手段に送出する制御手段と、
を備え、
前記制御手段が、前記第１の駆動信号を送出したときに予め定められた時間の計測を開始し、前記予め定められた時間が経過したときに、次の第１の駆動信号を送出し、かつ、
前記制御手段が、前記成形型移送手段の所定量の駆動が完了したことを示す信号を受信したとき、又は前記第１の駆動信号の送出によって開始された計測時間が前記第２の駆動信号を送出するタイミングに達したときに、前記第２の駆動信号を送出するようにしたことを特徴とするガラス塊の製造装置。
【請求項２】
複数の成形型を移送手段により順次溶融ガラスのキャスト位置に移送し、該キャスト位置にある成形型を昇降手段により昇降させて、該成形型で流下する溶融ガラスから一定重量の溶融ガラスを受けて成形することにより、ガラス塊を連続して製造するガラス塊の製造装置における制御方法において、
前記移送手段の駆動を開始させる第１の駆動信号を送出し、これによって前記移送手段を次の成形型が前記キャスト位置へ移動する所定量だけ駆動させる工程と、
前記所定量の駆動が完了したときに、前記昇降手段の駆動を開始させる第２の駆動信号を送出し、これによって前記キャスト位置の成形型を上昇させて前記流下する溶融ガラスの先端部を受け、その後、前記成形型を下降させて一定重量の溶融ガラスを該成形型で受け取るようにする工程と、
を備え、
前記第１及び第２の駆動信号を、それぞれ交互に前記移送手段及び前記昇降手段に送出するとともに、
前記第１の駆動信号を送出したときに予め定められた時間の計測を開始し、前記予め定められた時間が経過したときに、次の第１の駆動信号を送出し、かつ、前記成形型移送手段の所定量の駆動が完了したことを示す信号を受信したとき、又は前記第１の駆動信号の送出によって開始された計測時間が前記第２の駆動信号を送出するタイミングに達したときに、前記第２の駆動信号を送出するようにして、
前記各工程を繰り返すことを特徴とするガラス塊の製造装置における制御方法。
【請求項３】
制御手段による制御信号に基づいて、複数の成形型を移送手段により順次溶融ガラスのキャスト位置に移送し、該キャスト位置にある成形型を昇降手段により昇降させて、該成形型で流下する溶融ガラスから一定重量の溶融ガラスを受けて成形することにより、ガラス塊を連続して製造するガラス塊の製造方法において、
前記移送手段の駆動を開始させる第１の駆動信号を前記制御手段から送出する工程と、
前記第１の駆動信号に基づいて、前記移送手段を次の成形型が前記キャスト位置へ移動する所定量だけ駆動させる工程と、
前記制御手段が、前記移送手段の所定量の駆動が完了したときに、前記昇降手段の駆動を開始させる第２の駆動信号を送出する工程と、
前記第２の駆動信号に基づいて、前記昇降手段を駆動して、前記キャスト位置の成形型を上昇させて前記流下する溶融ガラスの先端部を受け、その後、前記成形型を下降させて一定重量の溶融ガラスを該成形型で受け取るようにする工程と、
を備え、
前記第１及び第２の駆動信号を、それぞれ交互に前記移送手段及び前記昇降手段に送出するとともに、前記第１の駆動信号を送出したときに予め定められた時間の計測を開始し、前記予め定められた時間が経過したときに、次の第１の駆動信号を送出し、かつ、前記成形型移送手段の所定量の駆動が完了したことを示す信号を受信したとき、又は前記第１の駆動信号の送出によって開始された計測時間が前記第２の駆動信号を送出するタイミングに達したときに、前記第２の駆動信号を送出するようにして、
前記各工程を繰り返すことを特徴とするガラス塊の製造方法。
【請求項４】
溶融ガラスを一定の流下速度で連続して流下させ、前記予め定められた時間を前記ガラス塊の重量を前記溶融ガラスの流下速度で除した値に設定するとともに、前記第１の駆動信号を送出したときに該予め定められた時間の計測を開始することを特徴とする請求項３に記載のガラス塊製造方法。
【請求項５】
前記第１の駆動信号が送信されてから前記成形型移送手段の所定量の駆動が完了するのに要する時間をｔ１、
前記成形型移送手段の所定量の駆動が完了してから前記キャスト位置において前記成形型が上昇するのに要する時間をｔ２、
前記成形型が前記溶融ガラス供給手段に近接状態にある時間をｔ３、
前記成形型の降下に要する時間をｔ４とし、
カッティングタイムＴｃ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４として前記予め定められた時間を設定するとともに、前記第１の駆動信号を送出したときに該予め定められた時間の計測を開始することを特徴とする請求項３に記載のガラス塊製造方法。
【請求項６】
前記予め定められた時間が、２５０〜７５０ｍ秒である請求項３〜５のいずれか１項に記載のガラス塊の製造方法。
【請求項７】
前記キャスト位置への成形型の搬入開始から搬出開始までの時間を２５０〜７５０ｍ秒に設定し、重量精度±５％以内のガラス塊を成形する請求項３〜６のいずれか１項に記載のガラス塊の製造方法。
【請求項８】
前記成形型昇降手段が管理するタイマーに予め定められた時間が経過したときに、前記成形型昇降手段が前記成形型を下降させることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載のガラス塊製造方法。
【請求項９】
前記ガラス塊が、精密プレス成形素材である請求項３〜８のいずれか１項に記載のガラス塊の製造方法。
【請求項１０】
請求項３〜９のいずれか１項に記載のガラス塊の製造方法によりガラス塊を作り、その粘度が１０４〜１０６ポアズを示す温度にまで大気雰囲気中で再加熱する工程と、
前記再加熱されたガラス塊をプレス成形してガラス成形品を得る工程と、
を備えたガラス成形品の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のガラス成形品の製造方法により、光学素子に近似する形状を有するガラス成形品を製造する工程と、
前記製造されたガラス成形品を研削、研磨して目的の光学素子を得る工程と、
を備えた光学素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項９に記載のガラス塊の製造方法により前記精密プレス成形素材を製造し、前記製造されたガラス塊を再加熱し、精密プレス成形することによって光学素子を得る光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融ガラスから一定重量のガラス塊、特にプレス成形素材用のガラス塊を製造するためのガラス塊の製造装置及びその制御方法、並びにガラス塊、ガラス成形品及び光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、所定重量のガラス塊をプレス成形可能な温度まで加熱し、プレス成形を行うリヒートプレス（ＲＰ）法が知られている。リヒートプレス法において用いられるプレス素材は、ガラス板からカットピースと呼ばれるガラス小片を切り出し、その表面にバレル研磨と呼ばれる粗研磨を施して重量調整されたものが使用されている。リヒートプレス法では、プレス成形した成形品は、研削、研磨加工を施して、高精度の形状を有するレンズその他の光学製品などの最終製品に仕上げられる。
【０００３】
ところで、リヒートプレス法では、カットピースの重量ばらつきが大きく、各プレス素材の重量を一定にするためにはバレル研磨によって除去しなければならないガラスの量が多くなるという問題があった。一方、プレス成形品の研削・研磨工程を行なわず、プレス成形により最終製品を高精度に形成する精密プレス成形法のためのプレス素材を作成する方法として、本件出願人は、所定重量の溶融ガラスを成形型で受けて、これを浮上又は略浮上させた状態で成形しプレス素材とする方法（以下、浮上成形法という。）を提案している（特許文献１）。
【０００４】
浮上成形法では、複数の成形型をターンテーブル上に載置し、ターンテーブルを回転させることによって、キャスト位置に成形型を移送し、ノズルより流下する溶融ガラスを該成形型で受けてガラス塊を成形する。溶融ガラスを成形して得られたガラス塊はテイクアウト位置にて成形型から取り出され、ガラス塊が取り出された成形型は再び、ターンテーブルの回転により溶融ガラスが流出する位置に移送され、これにより連続的にガラス塊が成形される。溶融ガラスはノズルより連続して流出されるが、ターンテーブルの回転によって成形型がキャスト位置に次々と移送されてくるので、流出した溶融ガラスは無駄なく高い重量精度を有するガラス塊に成形されていく。
【０００５】
なお、キャスト位置への成形型の移送、停止、後述する降下切断のための成形型の上昇降下、溶融ガラスを受け取った成形型のキャスト位置からの搬出などの一連のステップは、予め設定されたプログラムをシーケンサが実行することによって進行する。
【０００６】
【特許文献１】特開平２−３４５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本件出願人はプレス素材の重量ばらつきを抑え、バレル研磨によって除去されるガラスの量を低減するため、リヒートプレスのプレス素材を浮上成形によって作製する方法を提案した。この方法（以下、高速ガラスコブ成形法という。）は、安定した重量のガラス塊を連続的に多数生産する上で、従来のカットピースから作られたプレス素材を使用するリヒートプレス法に比して優れた方法であるが、生産性を更に高めたり、目的とするガラス塊の重量を小さくするためには、ターンテーブルの回転を更に高速化すると共に、ガラス塊１個分の溶融ガラスを成形型が受け取るために割り当てられる時間を短縮化する必要がある。ガラス塊の重量精度を維持しつつこのような状況に対応するには、次に示す点を考慮することが重要である。
【０００８】
（１）成形型が受け取ることになる溶融ガラスは、前の成形型に対し流下された溶融ガラスのうち、成形型側に供給されずにノズルの先端部に残った溶融ガラスと、ノズルより新たに供給される溶融ガラスの合計である。溶融ガラスはノズルより連続的に流出しているので、成形型がキャスト位置に移送されるタイミングが遅れれば新たに供給される溶融ガラスの量が多くなり、ガラス塊の目的重量を超過することとなり、この結果、ガラス塊の重量を高精度に保つことができなくなる。
【０００９】
（２）高速ガラスゴブ成形法において、切断の痕跡を残さず、あるいは最小限に抑えた上で、より高精度のガラス塊を得るために、降下切断法と呼ばれる溶融ガラスの切断方法が有効に用いられる。降下切断法は、成形型を上昇させノズルに接近させた状態で、ノズルより流出した溶融ガラスの先端部を受け、次いで、所定のタイミングで成形型を、溶融ガラスの流下速度よりも速い速度で急速に降下させて所定重量の溶融ガラスをノズルから分離して成形型で受け取るものである。降下切断法を浮上成形法に適用すると共に、前記回転高速化及び時間短縮化を図る場合、キャスト位置に成形型を一端停止させないと、降下による成形型の垂直方向の動きよりも、ターンテーブルの回転による成形型の水平方向の動きによって溶融ガラスが引きちぎられることがある。溶融ガラスが引きちぎられると、その部分がガラス塊に痕跡として残り、プレス成形素材として欠陥部分になってしまい、特に、顕著な痕跡、深部にまで達する痕跡は不良品として利用不可能なものになってしまう。したがって、ターンテーブルの回転を高速にする一方で、成形型をキャスト位置に一端停止させ、その位置で降下切断を行って所定重量の溶融ガラスを受け取った後、キャスト位置から搬出することを保証しなければならない。
【００１０】
（３）前記（２）の要求を満たすため、降下切断が終了したことを確認してからターンテーブルを駆動し、キャスト位置に次の成形型を移動する方法が考えられる。この方法は、成形型が降下して元の高さに戻ったことをセンサー等で確認し、その確認信号に基づき前記成形型の出し入れを行うものである。しかし、この方法においては、前記センサーからの信号を装置制御部としてのシーケンサで受信したのち、ターンテーブルの駆動部側に駆動信号を送出し、これに基づいてターンテーブルの回転が開始されることとなる。そのため、この過程に対応する一連のステップをシーケンサが処理するための時間、及びシーケンサとシーケンサが制御する装置各部との信号のやり取りの時間が掛かってしまう。そのため、溶融ガラスを受け取った成形型がキャスト位置から搬出可能な状態になっているにも拘わらず、駆動信号が入力されず、これによって成形されたガラス塊の搬出のタイミングが遅れ、大量生産ではこれが積み重なって生産性に大きな影響を与えてしまう。
【００１１】
（４）降下切断法において要する成形型の昇降の時間は、厳密には一定していない。これは成形型や成形型を昇降させるための機構に製造上の僅かなばらつきがあり、そのばらつきが成形型を上昇させるスピードや降下させるスピードにばらつきを与えているためと考えられる。前記（３）で説明した確認信号を用いてターンテーブルの駆動を開始する場合、このばらつきによって成形型の移送タイミングにばらつきが生じ、ガラス塊の重量精度が低下してしまう。すなわち、前記製造上の問題により不可避的に発生する降下切断に要する時間のばらつきが、成形型の移送タイミングに影響を与えないようにすれば、ターンテーブルの回転高速化、降下切断に要する時間の短縮化を行っても、ガラス塊の重量精度の低下を防止することができる。
【００１２】
本発明は、発明者らのこのような知見に基づき完成されたものであって、重量精度を低下させることなく、生産性を更に高めることができるガラス塊の製造装置及びその制御方法、並びにガラス塊の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また、前記方法により得られたガラス塊をプレス成形素材として用い、これを再加熱、プレス成形してガラス成形品を製造する方法、及びこのガラス成形品を研削、研磨してガラス製の光学素子を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するため本発明のガラス塊の製造装置は、ガラス塊を連続して製造するガラス塊の製造装置において、キャスト位置において溶融ガラスを連続して流下させる溶融ガラス供給手段と、前記流下される溶融ガラスを受けてガラス塊に成形する複数個の成形型と、第１の駆動信号に基づき、次の成形型が前記キャスト位置へ移動する所定量だけ駆動して、前記複数の成形型を前記キャスト位置に対し順次搬入及び搬出させる成形型移送手段と、第２の駆動信号に基づき、前記キャスト位置にある成形型を上昇させて前記流下する溶融ガラスの先端部を受け、その後、前記成形型を下降させて一定重量の溶融ガラスを該成形型が受け取るように駆動する成形型昇降手段と、前記第１及び第２の駆動信号を、それぞれ交互に前記成形型移送手段及び前記成形型昇降手段に送出する制御手段と、を備え、前記制御手段が、前記第１の駆動信号を送出したときに予め定められた時間の計測を開始し、前記予め定められた時間が経過したときに、次の第１の駆動信号を送出し、かつ、前記制御手段が、前記成形型移送手段の所定量の駆動が完了したことを示す信号を受信したとき、又は前記第１の駆動信号の送出によって開始された計測時間が前記第２の駆動信号を送出するタイミングに達したときに、前記第２の駆動信号を送出するようにした構成としてある。
【００１５】
本発明はまた、複数の成形型を移送手段により順次溶融ガラスのキャスト位置に移送し、該キャスト位置にある成形型を昇降手段により昇降させて、該成形型で流下する溶融ガラスから一定重量の溶融ガラスを受けて成形することにより、ガラス塊を連続して製造するガラス塊の製造装置における制御方法に関する。本発明の制御方法は、前記移送手段の駆動を開始させる第１の駆動信号を送出し、これによって前記移送手段を次の成形型が前記キャスト位置へ移動する所定量だけ駆動させる工程と、前記所定量の駆動が完了したときに、前記昇降手段の駆動を開始させる第２の駆動信号を送出し、これによって前記キャスト位置の成形型を上昇させて前記流下する溶融ガラスの先端部を受け、その後、前記成形型を下降させて一定重量の溶融ガラスを該成形型で受け取るようにする工程と、を備え、前記第１及び第２の駆動信号を、それぞれ交互に前記移送手段及び前記昇降手段に送出するとともに、前記第１の駆動信号を送出したときに予め定められた時間の計測を開始し、前記予め定められた時間が経過したときに、次の第１の駆動信号を送出し、かつ、前記成形型移送手段の所定量の駆動が完了したことを示す信号を受信したとき、又は前記第１の駆動信号の送出によって開始された計測時間が前記第２の駆動信号を送出するタイミングに達したときに、前記第２の駆動信号を送出するようにして、前記各工程を繰り返すことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明は更に、制御手段による制御信号に基づいて、複数の成形型を移送手段により順次溶融ガラスのキャスト位置に移送し、該キャスト位置にある成形型を昇降手段により昇降させて、該成形型で流下する溶融ガラスから一定重量の溶融ガラスを受けて成形することにより、ガラス塊を連続して製造するガラス塊の製造方法に関する。本発明の製造方法は、前記移送手段の駆動を開始させる第１の駆動信号を前記制御手段から送出する工程と、前記第１の駆動信号に基づいて、前記移送手段を次の成形型が前記キャスト位置へ移動する所定量だけ駆動させる工程と、前記制御手段が、前記移送手段の所定量の駆動が完了したときに、前記昇降手段の駆動を開始させる第２の駆動信号を送出する工程と、前記第２の駆動信号に基づいて、前記昇降手段を駆動して、前記キャスト位置の成形型を上昇させて前記流下する溶融ガラスの先端部を受け、その後、前記成形型を下降させて一定重量の溶融ガラスを該成形型で受け取るようにする工程と、を備え、前記第１及び第２の駆動信号を、それぞれ交互に前記移送手段及び前記昇降手段に送出するとともに、前記第１の駆動信号を送出したときに予め定められた時間の計測を開始し、前記予め定められた時間が経過したときに、次の第１の駆動信号を送出し、かつ、前記成形型移送手段の所定量の駆動が完了したことを示す信号を受信したとき、又は前記第１の駆動信号の送出によって開始された計測時間が前記第２の駆動信号を送出するタイミングに達したときに、前記第２の駆動信号を送出するようにして、前記各工程を繰り返すことを特徴とするものである。
【００１７】
以上のような本発明は、カッティングタイムを短縮化し、ガラス塊を軽量化できる、生産スピードを大きくすることができる、ガラス塊の重量精度を向上させることができるなどの特長を備えている。特に、制御手段が外部からの信号を受信してから計測を開始するのではなく、第１の駆動信号の送信を契機として計測を開始するので、計測の開始が遅れることがない。
【００１８】
また、本発明にあっては、前記成形型移送手段の所定量の駆動が完了したことを示す信号を受信したときに前記第２の駆動信号を送出するようにし、制御手段が、成形型移送手段から駆動が完了したことを示す信号を受信した後に、成形型昇降手段を駆動する駆動信号２を送信することで、キャスト位置に次の成形型が必ずあることが保証される。
【００１９】
また、本発明にあっては、第１の駆動信号の送出によって開始された計測時間が第２の駆動信号を送出するタイミングに達したときに前記第２の駆動信号を送出するようにすれば、完了通知信号がシーケンサによって受信されるために要する時間を短縮化できるので、更なる高速化に対応することができる。
【００２０】
また、本発明では、溶融ガラスを一定の流下速度で連続して流下させ、前記予め定められた時間を前記ガラス塊の重量を前記溶融ガラスの流下速度で除した値に設定するとともに、前記第１の駆動信号を送出したときに該予め定められた時間の計測を開始することができる。
【００２１】
また、前記第１の駆動信号が送信されてから前記成形型移送手段の所定量の駆動が完了するのに要する時間をｔ１、前記成形型移送手段の所定量の駆動が完了してから前記キャスト位置において前記成形型が上昇するのに要する時間をｔ２、前記成形型が前記溶融ガラス供給手段に近接状態にある時間をｔ３、前記成形型の降下に要する時間をｔ４とし、カッティングタイムＴｃ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４として前記予め定められた時間を設定するとともに、前記第１の駆動信号を送出したときに該予め定められた時間の計測を開始するようにしてもよい。
【００２２】
これらの場合において、前記予め定められた時間を２５０〜７５０ｍ秒とするのが好ましい。
【００２３】
本発明は、更に、前記キャスト位置への成形型の搬入開始から搬出開始までの時間を２５０〜７５０ｍ秒に設定し、重量精度±５％以内のガラス塊を成形する方法とすることができる。
【００２４】
また、本発明は、前記成形型昇降手段が管理するタイマーに予め定められた時間が経過したときに、前記成形型昇降手段が前記成形型を下降させる方法とすることができる。
このようにすれば、成形型昇降手段が内部タイマーを参照し、途中で外部からの信号を参照することなしに、成形型を溶融ガラス供給手段に接近させておく時間を制御することができる。そのため、成形型と溶融ガラス供給手段の接近状態にある時間のばらつきを極めて小さくすることができる。
【００２５】
また、本発明は、前記ガラス塊が、精密プレス成形素材とすることができる。
【００２６】
また、本発明は、前記記載のガラス塊の製造方法によりガラス塊を作り、その粘度が１０４〜１０６ポアズを示す温度にまで大気雰囲気中で再加熱する工程と、前記再加熱されたガラス塊をプレス成形してガラス成形品を得る工程とを備えたガラス成形品の製造方法を提供する。
【００２７】
更に、本発明は、前記記載のガラス成形品の製造方法により、光学素子に近似する形状を有するガラス成形品を製造する工程と、前記製造されたガラス成形品を研削、研磨して目的の光学素子を得る工程とを備えた光学素子の製造方法を提供する。また、前記記載のガラス塊の製造方法により前記精密プレス成形素材を製造し、前記製造されたガラス塊を再加熱し、精密プレス成形することによって光学素子を得る光学素子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、高品質かつ高重量精度のガラス塊を高い生産性のもとに製造することができる。このようなガラス塊をプレス成形素材に用いることによって、形状精度の優れたプレス成形品を得ることができ、かつ最終製品である光学部品を研削、研磨加工により作る場合でも、研磨量を低減することができ、原料および廃棄物の削減によるコストおよび環境負荷の低減、加工時間の短縮やガラス塊の高速生産による生産性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図示した一実施形態に基いて本発明を詳細に説明する。図１及び図２は、本発明の一実施形態に係るガラス塊製造装置の側面図及び平面図である。図に示すガラス塊の製造装置は、ターンテーブル上に多数の成形型を備え、該成形型上に順次、所定重量の溶融ガラスを供給することによって、連続的に多数のガラス塊を製造可能とする。
【００３０】
図においてガラス塊製造装置１００は、キャスト位置Ａに設置され、製造するガラス塊の原料である溶融ガラスを供給する溶融ガラス供給部１０２、溶融ガラス供給部１０２より供給される溶融ガラスを受けてガラス塊に成形する多数（図の例では３６個）の成形型１０４、これら成形型をキャスト位置Ａを含む各処理位置へ移送するターンテーブル１０６を含む成形型移送部１０８、キャスト位置Ａにおいて成形型１０４を昇降させる成形型昇降部１１０、成形型の移送経路上に配置され、通過する成形型上のガラス塊を徐冷すると共に成形型を加熱する加熱炉１１２、１１２’、徐冷され成形されたガラス塊を成形型１０４から取り出すための取り出し手段１１４、成形型から取り出されたガラス塊を回収する回収装置１１６を備えている。
【００３１】
溶融ガラス供給部１０２は、キャスト位置Ａに設置され、図示しない溶解炉で溶解された溶融ガラス流を、流出ノズル１２８を介して成形型１０４に供給するものである。溶融ガラス供給部１０２の流出ノズル１２８には、溶融ガラス流を所定の粘度に制御して流出することができるように、図示しない温度制御装置が取り付けられており、この制御によって、ガラス塊の生産性を制御できる。好適な実施形態において、この温度制御は、流出ノズル１２８より流出する溶融ガラスの粘度が３０〜２ポアズ、より好ましくは２０〜５ポアズとなるように行われる。
【００３２】
成形型移送部１０８は、成形型ベース１１８を介して複数の成形型１０４を支持するターンテーブル１０６と、このターンテーブル１０６を回転駆動する駆動部１２０を備えている。ターンテーブル１０６は、好適にはその軽量化のためアルミ合金からなる円盤状（実施例においては直径５００ｍｍ、厚さ１５ｍｍ）のものが用いられ、駆動部１２０に内蔵したダイレクト・ドライブ・モータによって回転駆動される。ターンテーブル１０６の外周部には、その円周方向に沿って等間隔（回転軸を中心として１０度の間隔）で３６個の成形型ベース１１８が固定され、各成形型ベース１１８上に成形型１０４が載置されている。ターンテーブル１０６は１０度回転しては停止し、また同じ方向に１０度回転するという動きを繰り返す。
【００３３】
成形型移送部１０８によるターンテーブル１０６の回転によって、一つの成形型１０４は、前記キャスト位置Ａに移送され、一端停止されてここで溶融ガラス８を受け取り、その後にキャスト位置から移送される。すなわち、成形型移送部１０８は、後述するシーケンサからの駆動信号に基づいて、ダイレクト・ドライブ・モータを間欠的に駆動してターンテーブル１０６を一定角度回転させては停止することを繰り返す（これを間欠インデックス方式という）。間欠インデックス方式によるターンテーブル１０６の駆動によって、溶融ガラスを受け取った成形型１０４をキャスト位置Ａから運び出すと同時に、溶融ガラスを受け取る前の空の成形型１０４をキャスト位置へ移送する。このようなステップを繰返し行い、溶融ガラス供給部の流出ノズル１２８より連続流出する溶融ガラスを次々と成形型１０４上に受け取って行く。なお、溶融ガラス供給部１０２から成形型１０４上に溶融ガラスを供給する方法は、降下切断法により行われるが、これについては後述する。
【００３４】
成形型昇降部１１０は、図１に示すように、キャスト位置Ａにおいて、前記ターンテーブル１０６の成形型ベース１１８の直下に配置される。前記溶融ガラス供給部１０２により溶融ガラスを成形型１０４上に供給する際、成形型昇降部１１０が駆動されて、キャスト位置Ａにある成形型１０４が上下動される。成形型１０４を上下動させる機構についても後述する。
【００３５】
加熱炉１１２は、図２で特に明瞭に示すように、ターンテーブル１０６に載置された成形型１０４が移動する軌跡に沿って、キャスト位置Ａからガラス塊の取り出し位置（以下、テイクアウト位置Ｂという）までの範囲と、テイクアウト位置Ｂからキャスト位置Ａまでの範囲に渡って設置されている。加熱炉１１２は図１に示すようにその断面において、成形型１０４を上方から覆うように配置されており、その内部に形成されたヒーターによってこの加熱炉１１２を通過する成形型１０４を加熱する一方で、この加熱温度よりも高い成形型１０４上の溶融ガラスの徐冷を行う。好適な実施例において、加熱炉１１２内の温度は３５０〜４００℃程度に設定されており、キャスト位置Ａからテイクアウト位置Ｂの間においては、その間の移動において成形型１０４上の溶融ガラスの徐冷を行うことによりガラス塊の成形を実現する。また加熱炉１１２’は、テイクアウト位置Ｂからキャスト位置Ａの間において、ガラス塊が取り出された空の成形型の温度が低下し過ぎないように成形型を加熱、保温する。
【００３６】
取り出し手段１１４は、テイクアウト位置Ｂに設置され、ここでガラス転移点Ｔｇ以下になったガラス塊を成形型１０４から搬出するためのものである。すなわち、取り出し手段１１４は、成形型１０４の側面からその上のガラス塊にガスを吹き付けて、その対向側に配置された回収装置１１６にこれを落下させ、回収する。
【００３７】
次に、ターンテーブル１０６上に設置された成形型ベース１１８及び成形型１０４の具体的な構成、並びに本装置により実施される降下切断法について説明する。図３は、溶融ガラス供給部１０２、成形型１０４及び成形型ベース１１８の側面図を示している。図に示すように、成形型ベース１１８は、ターンテーブル１０６に固定されている基部１２２と、成形型１０４を載置し、基部１２２に対して上下動可能な可動部１２４とを有している。基部１２２は、可動部１２４の軸部１２４ａを摺動自在に保持し、軸部１２４ａの下端は下方に突出されている。基部１２２と可動部１２４の間には、スプリング１２６が巻装され、これによって、可動部１２４には常時これを下方に押し下げる力が作用している。
【００３８】
溶融ガラスのキャスト位置Ａにおいて、成形型ベース１１８の下方には、前記成形型昇降部１１０が設置され、その駆動軸１１０ａが、前記可動部の軸部１２４ａの下部に延びている。溶融ガラスのキャスト時に、後述するシーケンサからの駆動信号に基づいて、成形型昇降部１１０が駆動され、図４に示すようにその駆動軸１１０ａが上昇されると、前記スプリング１２６の力に抗して成形型ベースの可動部１２４は上昇され、これによって成形型１０４が溶融ガラス供給部１０２の流出ノズル１２８の近傍まで持ち上げられ、溶融ガラスの供給が可能となる。実施例において、このときの流出ノズル１２８の先端と成形型１０４の上端の距離は、５〜１０ｍｍとすることが好ましい。
【００３９】
溶融ガラス供給部１０２には、図示しない溶解炉で溶解された溶融ガラス流を成形型１０４上に流下させるための流出ノズル１２８が備えられる。流出ノズル１２８の周囲には、ヒーター１３０が配置され、これによってノズルの温度、延いては溶融ガラスの温度が一定に保たれるようにしている。これによって、溶融ガラスの流出速度は一定に保たれ、かつ流出する溶融ガラスの粘度がガラス塊の成形に適した３０〜２ポアズ、より好ましくは２０〜５ポアズになるようにする。溶融ガラスの粘度を前記範囲にすることにより、脈理のない内部品質の高いガラス塊が得られる。
【００４０】
本実施形態に係るガラス塊の製造装置１００は、所定重量のガラス塊を安定して生産するため降下切断法を採用している。前述のように、成形型１０４がキャスト位置Ａに移送されると、シーケンサからの駆動信号を受けて、成形型昇降部１１０が作動し、その駆動軸１１０ａが成形型ベース１１８の可動部１２４を突上げる。駆動軸１１０ａによる突上げがない状態では、前記スプリング１２６によって可動部１２４は下方に押し付けられ一定の高さに保たれているが、駆動軸１１０ａが作動すると、前記スプリング１２６の弾性カに抗して可動部１２４が突上げられて成形型１０４とともに持ち上げられ、その成形面は流出ノズル１２８に近づけられる。このときの流出ノズル１２８先端と成形型１０４上端の距離は、５〜１０ｍｍとすることが好ましい。
【００４１】
成形型昇降部１１０の駆動により、成形型１０４の成形面が流出ノズル１２８に近づけられると、成形面への溶融ガラス流の供給が開始される。そして一定時間経過後、成形型昇降部１１０による成形型の上昇が解除されると、成形型ベースのスプリング１２６の力によってその可動部１２４は、溶融ガラス流の流下速度よりも速い速度で瞬時に押し下げられ、それに伴い、成形型１０４も流出ノズル１２８から瞬時に引き離され、上昇前と同じ高さまで急降下する。成形型１０４の降下前、流出ノズル１２８より流出した溶融ガラスＧの下端は、成形型１０４によって支持されているが、成形型１０４の急降下によって前記支持を急速に失い、溶融ガラス下端部と流出ノズル１２８の間で溶融ガラスが分離、切断がおきる。降下切断法は、切断器を用いず、溶融ガラスが自重によって分離するので、切断器を用いた場合と比較し、切断部分の痕跡が残りにくい。また、溶融ガラスを成形型１０４に受け取る際、成形型１０４は上下方向に動くのみであり、溶融ガラスが切断されたときに生じる折込がガラス塊に生じにくいという特長もある。
【００４２】
ターンテーブル１０６に成形型ベース１１８を介して載置された３６個の成形型１０４の各々には、図示しないガス配管を通して、そこに供給されるガラス塊を浮上又は略浮上させるためのガスが供給される。ガスは、成形型１０４の成形面上に形成された複数のガス噴出口より噴出され、成形面上のガラス塊を浮上又は略浮上させた状態とする。ガラス塊を浮上又は略浮上させるガスとしては、空気、窒素などの不活性ガス、又はそれらの混合ガスを用いることができる。
【００４３】
ガラス塊をその上に供給された成形型１０４はターンテーブル１０６の回転によって、キャスト位置Ａから図１における反時計回りの方向へと移送され、加熱炉１１２の中を通過する過程でガラスの徐冷が行われ、ガラス塊が得られる。そしてテイクアウト位置Ｂにおいて、取り出し手段１１４から噴出するガスによってガラス塊は成形型１０４より回収装置１１６へと吹き飛ばされ、その斜面上を滑って装置外へ搬送される。なお、ガラス塊はテイクアウト位置Ｂにおいてはガラス転移点Ｔｇ以下の温度にまで徐冷されている。ガラス塊が取り出された成形型１０４は、徐冷用の加熱炉１１２よりも短い加熱炉１１２’内を通過し、溶融ガラスを受ける際に適した温度にまで加熱される。そして再度、キャスト位置Ａへと移送され、溶融ガラスから次のガラス塊を成形する。このようにして各成形型１０４を循環することによって順次、溶融ガラスよりガラス塊が製造されるようになる。加熱炉１１２内の温度はいずれも３５０〜４００℃に設定することが好ましい。
【００４４】
次に、前記ガラス塊製造装置における前記成形型移送部１０８及び成形型昇降部１１０の駆動制御について説明する。上述したガラス塊製造装置においては、製造するガラス塊の重量精度や、溶融ガラスの供給の良否によるガラス塊の品質を向上させるためには、前記成形型移送部１０８及び成形型昇降部１１０に対する精密な制御が極めて重要である。すなわち、これらを精密に制御することにより、成形型をキャスト位置へ移送するために要する時間、キャスト位置に成形型を搬入してから搬出するまでの時間、キャスト位置において成形型を流出ノズルに接近させるために要する時間、成形型が流出ノズルに接近状態にある時間、及び成形型の降下に要する時間が、所望の時間になるようにする必要がある。
【００４５】
図４は、ガラス塊製造装置１００における制御部のブロック図を示している。図に示すように、ガラス塊製造装置１００は、その制御部としてのシーケンサ４００を備える。シーケンサ４００からの駆動信号（駆動信号１及び駆動信号２）によって、成形型を載置したターンテーブルを駆動するための成形型移送部１０８、及びキャスト位置にある成形型を昇降するための成形型昇降部１１０は、駆動制御される。すなわち、シーケンサ４００からの駆動信号１は、成形型移送部１０８のモータードライバ４０２によって受信され、該モータードライバ４０２からの信号によって、ダイレクト・ドライブ・モータ（以下、ＤＤモーターという）４０４が所定時間駆動され、これによりターンテーブル１０６は所定角度（本実施形態では１０度）だけ回転される。また、シーケンサ４００からの駆動信号２は、成形型昇降部１１０のモータードライバ４０６によって受信され、該モータードライバ４０６からの信号によって、駆動軸１１０ａを上昇させる位置決め機能付きモーター４０８が駆動され、これによって成形型１０４が上昇される。この位置決め機能付きモーターとしては、サーボモーターやステッピングモーターを用いることができる。
【００４６】
前記成形型移送部１０８において、モータードライバ４０２からの信号に基づいて駆動されたＤＤモーター４０４は、ターンテーブルを１０度回転させた後停止し、その停止をモータードライバ４０２に返す。この信号を受けたモータードライバ４０２は、ターンテーブルの回転が完了したことを通知する信号（以下、完了通知信号という）をシーケンサ４００に送出する。なお、降下切断法では、流出ノズル１２８からの溶融ガラスの流出速度が一定であれば、キャスト位置Ａに対する成形型１０４の搬入の開始から搬出の開始（次の成形型の搬入の開始に相当する。）までの時間（これを、カッティングタイムという）によって成形型上に供給されるガラス塊の重量が決まるが、これは前記ＤＤモーター４０４の駆動を制御する駆動信号１を送出するタイミングによって決まる。すなわち、駆動信号１を送出するタイミングを調整して、このカッティングタイムを短くすればガラス塊の重量を減少させることができ、カッティングタイムを長くすればこれを増加させることができる。
【００４７】
前記成形型昇降部１１０において、モータードライバ４０６からの信号に基づいて駆動された位置決め機能付きモーター４０８は、駆動軸１１０ａを上昇させた後、モータードライバ４０６が管理するタイマーで定められた所定時間停止し、その経過後にモータードライバ４０６からの信号を受けて、駆動軸１１０ａを下降させる。
【００４８】
ここで、シーケンサ４００は、タイマー４００ａを備える。タイマー４００ａは、成形型移送部１０８のＤＤモーター４０４の駆動を制御する駆動信号１を送出するタイミングを決定するためのものである。
すなわち、本発明の実施態様において、タイマー４００ａは、シーケンサ４００が駆動信号１を成形型移送部１０８へ送出するのを契機としてその計測を開始し、予め設定された時間が経過した時点で、前記ＤＤモーター４０４を駆動する駆動信号１をシーケンサ４００に送出させる。タイマー４００ａにおいて予め設定される時間は、前記カッティングタイムとして定められるが、カッティングタイムは、溶融ガラス流の流下速度で目的とするガラス塊の重量を除した値に等しい。但し、カッティングタイムの算出をこの方法で行なうには、前記流下速度が一定になるようにしておく必要がある。
【００４９】
図５は、各制御ブロックにおける制御信号の送受の経路を示したフロー図である。本図に従って、以下、成形型移送部１０８と成形型昇降部１１０の動作タイミングについて説明する。
制御は、シーケンサ４００が成形型移送部を構成しているモータードライバ４０２にターンテーブル１０６を１０度回転させる駆動信号１を送信することで開始される。そして、駆動信号１の送信と共にシーケンサ４００内部のタイマー４００ａにより時間のカウントを開始させる。駆動信号１を受信したモータードライバ４０２は、ＤＤモーター４０４が前記角度に相当する回転を行うように信号を送る。これに従ってＤＤモーター４０４はターンテーブル１０６を１０度回転させ、空の成形型１０４がキャスト位置に来るようにする。ターンテーブル１０６が１０度回転されると、ＤＤモーター４０４から回転終了の信号がモータードライバ４０２に送られ、モータードライバ４０２はこれに基づいて、シーケンサ４００に回転完了を示す完了通知信号を送信する。完了通知信号を受信したシーケンサ４００は、成形型昇降部１１０を構成するモータードライバ４０６に駆動軸１１０ａを所定時間上昇させるための駆動信号２を送信する。
【００５０】
駆動信号２を受信したモータードライバ４０６は、駆動軸１１０ａを駆動する位置決め機能付モーター４０８に駆動軸１１０ａを上昇させる信号を送信し、この信号により位置決め機能付モーター４０８は、駆動軸１１０ａを上昇させて成形型１０４を流出ノズル１２８に接近させる。ここで、シーケンサ４００は、成形型移送部１０８のモータードライバ４０２から完了通知信号を受信した後に、駆動軸１１０ａを駆動する駆動信号２を送信するので、駆動軸１１０ａの上方には空の成形型１０４が必ず位置することが保証される。モータードライバ４０６が管理するタイマーにより所定時間の経過が確認されると、モータードライバ４０６は、位置決め機能付モーターを駆動し、駆動軸１１０ａが上昇された状態を解除する。この解除によって、成形型１０４はスプリング１２６の力で流出ノズル１２８から急速に離間、降下する。ここで、成形型１０４の上昇からその解除までは、成形型昇降部１１０内における信号のやり取りのみですべての動作を行う。
【００５１】
一方、シーケンサ４００内のタイマー４００ａが、カッティングタイムに相当する予め設定された時間を計測し終わると、シーケンサ４００は、これを契機として、成形型移送部１０８のモータードライバ４０２に駆動信号１を送信する。この駆動信号１に基づいて、ガラス塊を受け取った成形型１０４がキャスト位置Ａから搬出され、空の成形型１０４がキャスト位置Ａに搬入されることとなる。そして、この新たな成形型に対し、前記と同様の制御に従って処理が実行される。
【００５２】
このように、シーケンサ４００は、成形型昇降部１１０からの成形型１０４の突上げを解除したという信号を受信することに基づいて、ターンテーブルを回転させる駆動信号１を送信するのではなく、内部タイマーの時間カウントによって、駆動信号１を送信する。したがって、成形型昇降部１１０からの信号の到達時間及び処理時間を空けることなく、駆動信号１を送出できるようになり、前記カッティングタイムをより短縮化することができる。この結果、ガラス塊の生産性をより高くすることができると共に、一定の溶融ガラスの流出速度に対し、より軽量のガラス塊を作製することができ、作製可能なガラス塊の重量範囲を拡大することができる。
【００５３】
さらに、本実施形態においては、上述したように成形型昇降部１１０も内部タイマーを参照し、途中で外部からの信号を参照することなしに、成形型１０４を流出ノズル１２８に接近させておく時間を制御している。そのため、成形型１０４と流出ノズル１２８の接近状態にある時間のばらつきを極めて小さくすることができる。
【００５４】
図６は、シーケンサにおける各制御信号、ターンテーブルの回転及び成形型の昇降状態のタイムチャートを示している。駆動信号１のパルス間隔がカッティングタイムＴｃに相当し、このパルスに基づいてテーブル回転がＯＮ状態になる。テーブル回転がＯＮ状態でターンテーブル１０６は回転し、ＯＦＦ状態になると停止する。ＯＮ状態の間、ターンテーブル１０６は１０度回転し、キャスト位置からガラス塊供給後の成形型１０４が搬出されると同時に空の成形型１０４がキャスト位置に搬入される。
【００５５】
テーブル回転がＯＦＦになると完了通知信号がシーケンサ４００へ送信され、シーケンサ４００は駆動信号２を成形型昇降部１１０へ送信する。これによって成形型１０４の上昇が開始される。成形型昇降部１１０が駆動信号２を受信してからＴｔ２経過後、成形型の上昇が解除され、成形型１０４の降下が開始される。
【００５６】
一方、シーケンサ４００が駆動信号１を送信してからその内部タイマー４００ａは時間計測を開始し、所定時間Ｔｃが経過した時点で、駆動信号１を送出する。この駆動信号１に基づいて、前述のようにテーブル回転がＯＮ状態となり、前記の処理が繰り返される。
【００５７】
ここで、シーケンサ４００のタイマー４００ａによってカウントされる所定時間Ｔｃはカッティングタイムに等しい。
【００５８】
いま、カッティングタイムＴｃのうち、駆動信号１の送信からターンテーブルが１０度回転するのに要する時間をｔ１、ターンテーブルが停止してからキャスト位置において成形型１０４の上昇に要する時間をｔ２、成形型１０４が流出ノズル１２８に接近状態にある時間をｔ３、成形型１０４の降下に要する時間をｔ４とする（Ｔc＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４）。本実施形態のガラス塊製造装置及びガラス塊の製造方法によれば、Ｔcを０．２５秒まで短縮してもその誤差はほとんどなく、ガラス塊の重量精度を±５％以内とすることができる。したがって、ノズル１本に対し、２４０個／分までの生産スピードでガラス塊を製造することができる。以下、１分間あたりのガラス塊の生産個数をその個数にＤＰＭという単位を付けて表すことにする。２４０ＤＰＭ以下の生産量では、前記ｔ１〜ｔ４を次のようにすることが好ましい。
【００５９】
ｔ１の好ましい範囲は、１００〜４００ｍ秒であり、より好ましい範囲は１５０〜２１０ｍ秒である。ｔ１が短すぎると成形型１０４上の溶融ガラスまたはガラス塊が飛出してしまったり、溶融ガラスを浮上成形することができず、ガラスと成形型１０４の成形面の接触が頻繁に起きたり、強く接触するなどしてガラス塊表面に変形やカン、ワレなどの欠陥部分を作ってしまう。一方、ｔ１が長すぎると成形型１０４が流出ノズル１２８に接近する前に溶融ガラスが滴下して降下切断を行うことができなくなったり、成形型１０４のキャスト位置への搬入が溶融ガラス滴下に間に合わず、ガラスを成形型１０４で受けることができなくなる。
【００６０】
ｔ２の好ましい範囲は、１０〜２０ｍ秒である。ｔ２は装置的な制約がなければ短かい分には問題がないが、長くなると溶融ガラスを成形型１０４で受けるのに間に合わず、自然滴下になってしまう。
【００６１】
ｔ４の好ましい範囲は、１０〜２０ｍ秒である。この時間が長すぎると降下切断によって安定して所定重量のガラスを流出ノズル１２８側から分離することができなくなってしまう。
【００６２】
ｔ３の範囲は、カッティングタイムＴｃから前記ｔ１、ｔ２及びｔ４を引いた範囲で決定される。Ｔｃ同様、ｔ３によってガラス塊の重量を調整、変化させることができる。従って、Ｔｃの好ましい範囲を、２５０〜７５０ｍ秒とした場合、ｔ３の好ましい範囲は、８０〜５６０ｍ秒となる。
また、本実施態様では、前記完了通知信号を用いず、第１の駆動信号の送出によってタイマーによる時間の計測を行い、第１の駆動信号の送出によって開始された計測時間が第２の駆動信号を送出するタイミングに達したときに前記第２の駆動信号を送出するようにしてもよい。この場合、完了通知信号がシーケンサによって受信されるために要する時間を短縮化できるので、更なる高速化に対応することができる。
【００６３】
ここで、シーケンサ４００の内部タイマーによって計測される時間Ｔｃは、ｔ１、ｔ２、ｔ３及びｔ４の合計（ｔ１+ｔ２＋ｔ３＋ｔ４）と等しい。従って、タイマーの計測時間の好ましい範囲は、Ｔｃと同様、２５０〜７５０ｍ秒となる。
【００６４】
本実施態様は、従来の方法に比べてカッティングタイムを短縮化し、ガラス塊を軽量化できる、生産スピードを大きくすることができる、ガラス塊の重量精度を向上させることができるなどの特長を備えている。特に、シーケンサ４００が外部からの信号を受信してから内部タイマー４００ａによる計測を開始するのではなく、駆動信号１の送信を契機として計測を開始する点で優れている。すなわち、本実施態様では内部タイマー４００ａのカウント開始はシーケンサ４００による駆動信号１の送信を契機としているので、カウント開始が遅れることがない。またガラス塊の重量精度はカッティングタイムによって左右されるので、そのカッティングタイムを直接、タイマーで計測する手法により、より精度の向上を図ることができる。
【００６５】
なお、本実施態様において、溶融ガラス流の流下速度を一定に保った状態で、カッティングタイムＴｃは、目的とするガラス塊の重量を前記流下速度で割った値と考えることができる。
【００６６】
前記装置または方法により作製されたガラス塊は、再加熱され、プレス成形により最終製品を作製する精密プレス成形のためのプレス素材として使用することができる。また、前記ガラス塊を再加熱し、プレス成形して得られた成形品の表面を研削、研磨して最終製品に仕上げるリヒートプレス成形のためのプレス素材としても使用することができる。
【００６７】
精密プレス成形用素材を作る場合は、ガラス転移点Ｔｇが５８０℃以下のガラスを用いることが、プレス温度を低くし、プレス成形型とガラスの融着を防止する上から望ましい。これに対し、リヒートプレス成形用素材の場合は、５８０℃を超えるガラス転移点Ｔｇをもつガラスも使用することができる。
【００６８】
また、溶融ガラスを流出する際のガラスの粘度は、３０〜２ポアズであることが好ましいが、この粘度範囲を示す温度が９００〜１２００℃の範囲にあるガラスを用いることが好ましく、９５０〜１２００℃の範囲にあるガラスを用いることがより好ましく、更に９５０〜１１５０℃の範囲にあるガラスを用いることがより好ましい。前記温度範囲においてガラスの粘性が高く成り過ぎないためには、ＳｉＯ２の含有量を５０重量％以下に抑えることが好ましく、さらに４０重量％以下に抑えることが好ましい。また前記温度範囲においてガラスの粘性が低く成り過ぎないためには、Ｂ２Ｏ３の含有量を１５重量％以上にすることが好ましく、２０重量％以上にすることが好ましい。
【００６９】
このようなガラスを使用して前記方法によって得られたガラス塊は、プレス成形用のガラス素材として使用される。このプレス成形素材には、大別して先に述べたリヒートプレス成形用の素材と精密プレス成形用の素材がある。リヒートプレス成形素材の場合には、前記方法によって作製されたガラス塊の表面をバレル研磨して粗面化し、粉末状の離型剤の付着を良好にした後、大気雰囲気中にてプレス温度にまで加熱してプレス成形する。精密プレス成形素材の場合には、バレル研磨を施さず、リヒートプレスよりも低温のプレス温度に再加熱し、非酸化性雰囲気中で成形面に離型膜が設けられている成形型で精密プレス成形し、最終製品を作製する。なお、リヒートプレス成形の場合、成形品は最終製品と近似し、かつ最終製品よりも大きな形状として、表面を研削、研磨して最終製品に仕上げる。
【００７０】
前記ガラス塊の製造装置または製造方法によって作製されたガラス塊は、よりリヒートプレス成形素材として好適に用いることができる。ガラス塊の生産は上述したように、２４０ＤＰＭと非常に高い生産性を誇るため、ガラス塊が成形中のガラスの移送時に受ける加速度も大きくなる。そのため、ガラスを浮上状態または略浮上状態で成形しているものの、大きな加速度が加わることによって高温のガラスが成形型１０４の成形面に接触し、ガラス塊の表面層に微小な欠陥が生じてしまうことがある。また、降下切断法は切断機を使用せずに溶融ガラスの分離をするので、切断の痕跡がガラス塊に残らない。しかし、降下切断法でも、分離した際の生じる微小な折れ込みがガラス塊の極浅い表面層に残留することがある。リヒートプレス成形では、前記のようにバレル研磨を行うので、ガラス塊の表面層にこのような微小な欠陥や折れ込みがあっても研磨除去されて、成形品に欠陥が生じることがない。またバレル研磨を行わない場合であっても、最終製品に仕上げる際に行う、研削、研磨工程でこれらの欠陥は除去される。したがって、ガラス塊を高速生産した場合に、ガラス塊の表面層に何らかの欠陥部分が生じたとしても、リヒートプレス成形素材として使用する上で、何ら問題になることはない。なお、前記折れ込みがあったとしても、表面より概ね０．５ｍｍ以内の表面層に限られる。
【００７１】
本形態のガラス塊の成形では、成形型は不定形の溶融ガラスの外径（成形型上のガラスを真上から見たときの外径）を規定するが、その他の形状については規定せず、ガラス塊の形状はガラスの表面張力などの要因によって決まる。リヒートプレス成形では、ガラスの粘度が１０４〜１０６ポアズとなる温度にガラス素材を再加熱するが、この粘度範囲は精密プレス成形時の粘度範囲よりも数桁低く、プレス時にガラスはより大きく変形できる。したがって、ガラス塊の外径がプレス成形型の胴型、或いは下型の凹部に入る大きさとすること、重量を成形品の重量に合わせることという制限を除けば、プレス時にガラスと成形型成形面との間のエアートラップを防止するためにプレス成形型の成形面の曲率を考慮してガラス塊の表面曲率をコントロールするということは必要ない。このような面からも、重量、外径のみを規定する前記ガラス塊はリヒートプレス成形素材としてより好適である。
【００７２】
作製されたガラス塊は必要に応じて、さらにアニールを施し、上述したバレル研磨を施してリヒートプレス成形素材となる。このガラス素材の表面に窒化ホウ素などの粉末状離型剤を均一に塗布し、大気雰囲気中で粘度が１０４〜１０６ポアズとなる温度に再加熱し、上型、下型を備えたプレス成形型によりプレス成形してレンズなどの光学部品のブランクスを作製する。得られたブランクスは、研削、研磨が施され、レンズなどの光学部品となる。この方法は、球面レンズ、非球面レンズの作製に適用可能であり、例えば、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズなどの作製が可能である。得られた光学部品には適宜、反射防止膜などの光学薄膜を形成することができる。
【実施例】
【００７３】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１〜６）
先ず、溶解炉でＳｉＯ２−ＴｉＯ２系の光学ガラス材料を１２７０℃で溶解する。得られた溶融ガラスを清澄、攪拌して溶融ガラス供給部１０２に連続供給する。そして、成形型１０４を加熱炉１１２によって２５０〜３００℃に加熱し、３６個の成形型１０４を１０度間隔で載置したターンテーブル１０６を成形型１０４がキャスト位置に停止するように１０度ずつ回転させては停止するように、シーケンサ４００と成形型移送部１０８のモータードライバ４０２、ＤＤモーター４０４によって動作させる。流出ノズル１２８の先端部は、１１１０℃と一定の温度になるようヒーターを用いて制御した。この時の流出ノズル１２８より流出する溶融ガラスの粘度は５ポアズであり、溶融ガラスの流下速度は一定に保たれていた。流出ノズル１２８の内径は、１〜５ｍｍφの範囲で選定することが好ましく、２〜５ｍｍφの範囲で選定することがより好ましい。流出ノズル１２８は白金合金製のものを用いた。ノズル１本あたり、１日に連続流出する溶融ガラスの重量を１４４ｋｇ（引上量１４４ｋｇ／日）とした。
【００７４】
このような条件で、駆動信号１の送出時に内部タイマーによる時間計測を開始し、カッティングタイムＴｃに達した時点で次の駆動信号１を送出するようにした。この方法により、カッティングタイムＴcを２５０〜７５０ｍ秒の間で可変させてガラス塊を製造したところ、表１に示すような結果が得られた。なお、成形型１０４からのガラス塊の取り出しは、ガラス塊の温度がガラス転移点Ｔｇ（６１５℃）より下の温度まで冷却されてから行った。
【００７５】
【表１】
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【００７６】
表１の示すように各実施例とも、目的重量のガラス塊を±３％以内の重量精度で量産することができた。各実施例において得られたガラス塊はいずれも脈理やカン、ワレなどのクラックが見られない高品質のものであった。
【００７７】
（実施例７）
実施例１〜６で得られたガラス塊をバレル研磨し、自由表面からなるガラス塊の表面を粗面化して窒化ホウ素よりなる粉末状離型剤を均一に塗布した。プレス成形型としては、最終レンズ形状に対応した成形面を有する上型と下型からなる成形型を用意した。８５０℃に加熱され軟化した状態（１０５ポアズ）のガラス塊を、６５０℃に加熱された前記下型の成形面上に搬入手段によって導入し、下型同様に６５０℃に加熱された上型によってガラス塊を４〜５秒間プレス成形する。このリヒートプレスによって、最終製品に近似した形状のプレス成形品を得た。以上の工程は大気雰囲気中で行った。
【００７８】
次に、このプレス成形品を研磨して最終製品である光学レンズを得た。研磨剤としては酸化セリウムを用い、最初に粗研磨を施し、次に精研磨を施す。実施例１〜６で得られたガラス塊の重量精度は高いので、プレス成形品の形状を最終製品形状に極めて近い形状に成形することができる。したがって、前記粗研磨、精研磨によって除去するガラスの研磨量を低減することができ、研磨時間の短縮化、コスト低減、研磨廃棄物の量の削減などを実現することができた。レンズとしては、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズなどのあらゆる形状のレンズを製造することができる。前記実施例ではガラス原料としてＳｉＯ２−ＴｉＯ２系ガラスを使用したが、Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系でも同様の効果が得られる。
【００７９】
以上、本発明の一実施形態を図面に沿って説明した。しかしながら本発明は前記実施形態に示した事項に限定されず、特許請求の範囲の記載に基いてその変更、改良等が可能であることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、溶融ガラスから一定重量のガラス塊を製造するためのガラス塊の製造装置及びその制御方法、並びにガラス塊、ガラス成形品及び光学素子の製造方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施形態に係るガラス塊製造装置の側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るガラス塊製造装置の平面図である。
【図３】溶融ガラス供給部、成形型及び成形型ベースの側面図である。
【図４】ガラス塊製造装置における制御部のブロック図である。
【図５】各制御ブロックにおける制御信号の送受の経路を示したフロー図である。
【図６】シーケンサにおける各制御信号、ターンテーブルの回転及び成形型の昇降状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１００  ガラス塊製造装置
１０２  溶融ガラス供給部
１０４  成形型
１０６  ターンテーブル
１０８  成形型移送部
１１０  成形型昇降部
１１０ａ  駆動軸
１１２、１１２’  加熱炉
１１４  取り出し手段
１１６  回収装置
１１８  成形型ベース
１２０  駆動部
１２２  基部
１２４  可動部
１２４ａ  軸部
１２６  スプリング
１２８  流出ノズル
１３０  ヒーター
４００  シーケンサ
４００ａ  内部タイマー
４０２  モータードライバ
４０４  ＤＤモーター
４０６  モータードライバ
４０８  位置決め機能付モーター
Ａ  キャスト位置
Ｂ  テイクアウト位置
【図１】
0004629701.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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