JP2012082096A

JP2012082096A - ガラス成形体の製造方法、ガラス成形型及びガラス成形型用部品

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Publication number: JP2012082096A
Application number: JP2010228654A
Authority: JP
Inventors: Ryosuke Sakai; 亮介坂井
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2012-04-26

Abstract

【課題】高品質のガラス成形体を容易に製造できるガラス成形体の製造方法、ガラス成形型及びガラス成形型用部品を提供すること。
【解決手段】ガラス成形体の製造方法は、溶融ガラスＭＧを受ける受け面３０の一部分を構成する面２１を含む第１嵌合部２０を、受け面３０の他部分を構成する面１１を含む外周部１０に嵌合して、受け面３０を形成し、この受け面３０に溶融ガラスＭＧを供給し、受け面３０の上で溶融ガラス塊ＧＧを形成し、第１嵌合部２０を外周部１０から取り外し、外周部１０の上の溶融ガラス塊ＧＧを受け面３０と異なる成形面の上に配置し、この成形面の上で溶融ガラス塊ＧＧをガラス成形体ＧＭへと成形する工程を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ガラス成形体の製造技術に関する。

従来、ガラス成形体の製造装置として、例えば、受け面で溶融ガラスを受け止める受け型と、この受け型から落下する溶融ガラス塊を受ける成形型と、を備えており、この受け面の最深部で２つの割型に分割可能である装置が開示されている（特許文献１参照）。

この装置では、例えば、気体を噴出する受け型で溶融ガラスを受け止めて溶融ガラス塊を形成した後、受け型を割型に分割して落下した溶融ガラス塊を成形型で受けて溶融ガラス塊を成形し、ガラス成形体を製造する。

特開２００６−２６５０８５号公報

しかし、特許文献１で開示された装置を用いてガラス成形体を製造すると、ガラス成形体の表面のうち割型の境界に面していた部分に、凹凸が生じやすい。凹凸が表面に生じたガラス成形体では光学素子等の製品の表面が滑らかになり難く、所望の特性及び形状を有する製品を作製することは困難であった。

本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、高品質のガラス成形体を容易に製造できるガラス成形体の製造方法、ガラス成形型及びガラス成形型用部品を提供することを目的とする。

本発明者らは、受け面の一部分を構成する面を含む第１嵌合部が、受け面の他部分を構成する面を含む外周部に着脱可能に嵌合する成形型を用いることで、溶融ガラス塊を容易に成形面へと配置できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に、本発明は以下のものを提供する。

（１）ガラス成形体の製造方法であって、
溶融ガラスを受ける受け面の一部分を構成する面を含む第１嵌合部を、前記受け面の他部分を構成する面を含む外周部に嵌合して、前記受け面を形成し、
前記受け面に溶融ガラスを供給し、前記受け面の上で溶融ガラス塊を形成し、
前記第１嵌合部を前記外周部から取り外し、前記外周部の上の溶融ガラス塊を前記受け面と異なる成形面の上に配置し、
前記成形面の上で前記溶融ガラス塊をガラス成形体へと成形する工程を有するガラス成形体の製造方法。

（２）前記受け面の一部分を、溶融ガラス塊のうちガラス成形体の機能面になる部分に対向させる（１）記載の製造方法。

（３）前記受け面の一部分と、他部分との境界を、溶融ガラス塊のうちガラス成形体の機能面にならない部分に対向させる（１）又は（２）記載の製造方法。

（４）前記第１嵌合部を取り外した後の前記外周部に、前記成形面の一部分を構成する面を含む第２嵌合部を嵌合して前記成形面を形成することで、前記溶融ガラス塊を前記成形面の上に配置する（１）から（３）いずれか記載の製造方法。

（５）前記外周部として、２以上の割型に分割可能であるものを用い、
前記成形面の上方において前記外周部を割型に分割することで、前記外周部上の溶融ガラス塊を前記成形面へと落下させる（１）から（３）いずれか記載の製造方法。

（６）（１）から（５）いずれか記載の製造方法で製造されたガラス成形体をプレス成型用成形型に移送し、このプレス成型用成形型でプレス成形を行うことで光学素子を製造する光学素子の製造方法。

（７）前記ガラス成形体の移送は、前記外周部の上に前記ガラス成形体を保持した状態で行う（６）記載の製造方法。

（８）前記外周部として鏡筒を用い、前記ガラス成形体をプレス成形することで、光学レンズが前記鏡筒に固着した鏡筒付きレンズを光学素子として製造する（６）又は（７）記載の製造方法。

（９）プレス成形後の光学素子を前記外周部の上に保持し、機能面が他物体と接触しない状態を維持しながら前記光学素子を冷却し、梱包する工程を更に有する（６）から（８）いずれか記載の製造方法。

（１０）前記光学素子の梱包は、前記外周部を容器として行う（９）記載の製造方法。

（１１）（６）から（１０）いずれか記載の製造方法で製造された光学素子を用いて光学機器を製造する光学機器の製造方法。

（１２）ガラス塊が載置される載置面を有する型母材を備えるガラス成形型であって、
前記型母材は、前記載置面の一部分を構成する面を含む嵌合部と、この嵌合部を包囲し前記載置面の他部分を構成する面を含む外周部とを有し、
前記外周部に前記嵌合部が着脱可能に嵌合されて、前記載置面が形成されるガラス成形型。

（１３）前記載置面の一部分は、前記受け面の中央を含む（１２）記載のガラス成形型。

（１４）前記外周部は、２以上の割型に分割可能である（１２）又は（１３）記載のガラス成形型。

（１５）（１２）から（１４）いずれか記載のガラス成形型における嵌合部として用いられるガラス成形型用部品であって、
前記載置面の一部分を構成する面を備え、
前記外周部に着脱可能に嵌合されて前記載置面を形成するガラス成形型用部品。

本発明によれば、受け面上の溶融ガラス塊を成形面上に配置する間、溶融ガラス塊は外周部のみに支持されるので、この部分をガラス成形体の機能面との関係で適宜選択することで、所望形状の機能面を有するガラス成形体が製造される。これにより、高品質のガラス成形体を容易に製造することができる。

本発明の第１実施形態に係るガラス成形体の製造方法で用いる成形型の断面図である。前記実施形態に係るガラス成形体の製造方法で用いる別の成形型の断面図である。前記実施形態に係るガラス成形体の製造方法の過程を示す図である。本発明の第２実施形態に係るガラス成形体の製造方法で用いる成形型の断面図である。図４の成形型の分割状態を示す断面図である。前記実施形態に係るガラス成形体の製造方法の過程を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態以外の各実施形態の説明において、第１実施形態と共通するものについては、同一符号を付し、その説明を省略する。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係るガラス成形体の製造方法で用いる成形型の断面図であり、図２はこの実施形態に係る方法で用いる別の成形型の断面図である。また、図３は、この実施形態に係るガラス成形体の製造方法の過程を示す図である。

図１に示されるように、本実施形態に係るガラス成形型は、ガラス塊が載置される受け面３０を有する型母材を備え、この型母材は、受け面３０の一部分を構成する面２１を含む第１嵌合部２０と、この第１嵌合部２０を包囲し受け面３０の他部分を構成する面１１を含む外周部１０とを有する。そして、外周部１０に第１嵌合部２０が着脱可能に嵌合されて、受け面３０が形成される。受け面３０は一般的に滑らかである必要があるため、面１１，２１は境界３１を介して連続するような形状を有する。

図３に示されるように、面２１を含む第１嵌合部２０を、面１１を含む外周部１０に嵌合して受け面３０を形成し（Ａ〜Ｂ）、この受け面３０に供給管５０から溶融ガラスＭＧを供給し、受け面３０の上で溶融ガラス塊ＧＧを形成する（Ｃ〜Ｄ）。この過程で溶融ガラス塊に凹凸が生じやすいのは、面１１，２１の境界３１である。従って、凹凸が機能面に生じないように、境界３１を、溶融ガラス塊ＧＧのうちガラス成形体ＧＭの機能面にならない部分に対向させることが好ましい。

ガラス成形体ＧＭの機能面になる部分は、適宜選択されるが、一般的には中央を含む部分であることが多い。従って、ガラス成形型の汎用性を向上する観点では、境界３１が外方に位置することが好ましい。ただし、境界３１が中央又はその近傍に位置していてもよい。また、境界３１が過度に外方に位置すると、後述の溶融ガラス塊の配置工程において、外周部１０に支持される溶融ガラス塊が変形しやすい点も考慮することが望ましい。

本実施形態において、面２１を有する面形成体２４が外周部１０の中空部分に挿入される。ここで、面形成体２４の側部２３が、外周部１０の中空部分の内壁１３と略対称な形状を有しているため、第１嵌合部２０が外周部１０に着脱可能に嵌合される。側部２３及び内壁１３の断面形状は、特に限定されず、円、楕円、矩形等であってよいが、溶融ガラス塊に対して対称である点で、円であることが好ましい。

本実施形態のように、面形成体２４の外周に鍔部２５が設けられていることが好ましい。面形成体２４を外周部１０の中空部分に挿入していくと、やがて鍔部２５が下面１５に係止されて挿入が制止されるため、面１１，２１の位置関係を一定にすることができる。従って、鍔部２５を、下面１５に係止された時点で面１１，２１が滑らかに連続するように設計することで、滑らかな受け面３０を確実に形成することができる。なお、鍔部２５の具体的な構造は、下面１５に係止されて面形成体２４の挿入を制止し得るものであれば、特に限定されない。

また、本実施形態のように、面形成体２４を多孔質で構成することが好ましい。これにより、面形成体２４に気体を供給することで、面２１から溶融ガラスＭＧへと気体を噴出できるので、溶融ガラスＭＧが面２１に付着して、ガラス成形体の品質が低下したり、面２１が損傷したりする事態を抑制することができる。なお、面形成体２４は、非多孔質であってもよく、また非多孔質に細孔を形成したものでもよい。

図３に示されるように、第１嵌合部２０を外周部１０から取り外し（Ｅ）、外周部１０の上の溶融ガラス塊ＧＧを受け面３０と異なる成形面の上に配置する。この間、溶融ガラス塊ＧＧは外周部１０のみに支持されているため、溶融ガラス塊ＧＧのうち面１１に対向する部分には自重によって凹凸が生じやすい一方、面１１に対向しない部分（つまり、面２１に対向していた部分）には凹凸が生じにくい。従って、この部分をガラス成形体ＧＭの機能面との関係で適宜選択することで、所望形状の機能面を有するガラス成形体ＧＭが製造される。具体的には、溶融ガラス塊を形成する際に、面２１を、溶融ガラス塊ＧＧのうちガラス成形体ＧＭの機能面になる部分に対向させることが好ましい。

本実施形態では、図３（Ｆ）〜（Ｇ）に示されるように、第１嵌合部２０を取り外した後の外周部１０に、成形面３０’の一部分を構成する面４１を含む第２嵌合部４０を嵌合して成形面３０’を形成することで、溶融ガラス塊ＧＧを成形面３０’の上に配置する。これにより、溶融ガラス塊ＧＧが面１１上に位置したまま受け面３０から成形面３０’へと配置されるため、溶融ガラス塊ＧＧの姿勢の大きい変化が生じにくく、成形時の偏肉等の事態を容易に抑制できる。

第２嵌合部４０の詳細を図２に示す。外周部１０は、成形面３０’の一部分を構成する面４１を含む第２嵌合部４０が着脱可能に嵌合されて、成形面３０’を形成する。成形面３０’も一般的に滑らかである必要があるため、面１１，４１は境界３１を介して連続するような形状を有する。

本実施形態において、面４１を有する面形成体４４が外周部１０の中空部分に挿入される。ここで、面形成体４４の側部４３が、外周部１０の中空部分の内壁１３と略対称な形状を有しているため、第２嵌合部４０が外周部１０に着脱可能に嵌合される。側部４３の断面形状は、特に限定されず、円、楕円、矩形等であってよいが、溶融ガラス塊に対して対称である点で、円であることが好ましい。

本実施形態のように、面形成体４４の外周に鍔部４５が設けられていることが好ましい。面形成体４４を外周部１０の中空部分に挿入していくと、やがて鍔部４５が下面１５に係止されて挿入が制止されるため、面１１，４１の位置関係を一定にすることができる。従って、鍔部４５を、下面１５に係止された時点で面１１，４１が滑らかに連続するように設計することで、滑らかな成形面３０’を確実に形成することができる。なお、鍔部２５の具体的な構造は、下面１５に係止されて面形成体２４の挿入を制止し得るものであれば、特に限定されない。

また、本実施形態において、面２１，４１は、互いに同一又は異なる特性を有してよい。溶融ガラスＭＧから溶融ガラス塊ＧＧの形成に適した面２１、溶融ガラス塊ＧＧからガラス成形体ＧＭの形成に適した面４１を独立して用いることで、より高品質のガラス成形体を製造することができる。具体的に、溶融ガラスＭＧは変形性に優れるため、面２１の形状が溶融ガラスＭＧに転写しても、ガラス成形体ＧＭへの過程で滑らかに戻すことができる。このため、面２１は、溶融ガラスＭＧの付着を抑制することを優先して構成されることが好ましい。他方、溶融ガラス塊ＧＧは変形性が乏しいため、面４１の形状が溶融ガラス塊ＧＧの形状を決定しやすい一方、溶融ガラスＭＧよりも降温されているので、面４１に付着しにくい。このため、面４１は滑らかであることを優先して構成されることが好ましい。

例えば、本実施形態では、面形成体４４を非多孔質で構成している。これにより、面形成体４４がある程度滑らかな形状を有するため、その形状が転写されるガラス成形体ＧＭの表面を滑らかにすることができる。ただし、面形成体２４は、多孔質であってもよく、また非多孔質に細孔を形成したものでもよい。

また、本実施形態では、面４１が、製造すべきガラス成形体ＧＭに近似した形状を有している。これにより、面４１の曲率は、ガラス成形体ＧＭの形状にかかわらず共用し得る面２１の曲率とは異なっている。なお、面２１，４１の形状は図２では凹面であるが、これに限られず、平面や凸面であってもよい。

本発明は、ガラス塊が載置される載置面を有する型母材を備えるガラス成形型であって、型母材は、載置面の一部分を構成する面を含む嵌合部と、この嵌合部を包囲し載置面の他部分を構成する面を含む外周部とを有し、外周部に嵌合部が着脱可能に嵌合されて、載置面が形成されるガラス成形型を包含する。前述の第１嵌合部２０及び第２嵌合部４０が嵌合部を構成し、受け面３０及び成形面３０’が載置面を構成する。

また、本発明は、ガラス成形型における嵌合部として用いられるガラス成形型用部品であって、載置面の一部分を構成する面を備え、外周部に着脱可能に嵌合されて載置面を形成するガラス成形型用部品も包含する。前述の第１嵌合部２０及び第２嵌合部４０は、このガラス成形型用部品を構成する。

さらに、本発明は、本発明の方法で製造されたガラス成形体を用いて光学素子を製造する光学素子の製造方法、この製造方法で製造された光学素子を用いて光学機器を製造する光学機器の製造方法も包含する。本発明の方法で製造されたガラス成形体は、高品質でありかつ容易に製造でき安価であり得るため、光学素子の素材として有用である。

本発明の光学素子の製造方法では、ガラス成形体ＧＭをプレス成型用成形型（図示せず）に移送し、このプレス成型用成形型でプレス成形を行うことで光学素子を製造する。ガラス成形体ＧＭの移送は、外周部１０の上にガラス成形体ＧＭを保持した状態で行うことが、設備の簡素化及び移送間のガラス成形体ＧＭの損傷抑制の点で好ましい。ただし、ガラス成形体ＧＭの移送は、これに限られず、別の手段で行ってもよい。

本発明の光学素子の製造方法では、プレス成形後の光学素子を外周部１０の上に保持し、機能面が他物体と接触しない状態を維持しながら光学素子を冷却し、梱包する工程を更に有することが好ましい。これにより、梱包までの間、光学素子の特に機能面の損傷を抑制できる。また、光学素子の梱包は、外周部を容器として行うことが好ましい。これにより、外周部から梱包容器への光学素子の移送という工程が省略され、設備の簡素化及び移送間の光学素子の更なる損傷抑制が可能である。

本発明における光学素子は、光学レンズ等のガラス製部材のみからなるものに限定されない。例えば、外周部として鏡筒を用い、ガラス成形体をプレス成形することで製造される、光学レンズが鏡筒に固着した構造の鏡筒付きレンズも、本発明における光学素子に該当する。なお、鏡筒付きレンズの一般的な製造方法は従来周知であるため、説明を省略する（例えば特開２０１０−１０２２２５号公報）。

＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係るガラス成形体の製造方法で用いる成形型の断面図であり、図５は図４の成形型の分割状態を示す断面図である。また、図６は、この実施形態に係るガラス成形体の製造方法の過程を示す図である。本実施形態は、外周部１０Ａの構造において第１実施形態と異なる。

図４及び５に示されるように、外周部１０Ａは、２以上の割型１０ａ，１０ｂに分割可能である。割型１０ａ，１０ｂの各々は、分割された割面１１ａ，１１ｂ、割内壁１３ａ，１３ｂ、割下面１５ａ，１５ｂを有しており、当接面１４において合体すると、面１１、内壁１３、下面１５を形成する。

図６に示されるように、第１嵌合部２０を、割型１０ａ，１０ｂを当接面１４において合体させた外周部１０Ａに嵌合して受け面３０を形成し（Ａ〜Ｂ）、この受け面３０に供給管５０から溶融ガラスＭＧを供給し、受け面３０の上で溶融ガラス塊ＧＧを形成する（Ｃ〜Ｄ）。この過程で溶融ガラス塊に凹凸が生じやすいのは、境界３１に加えて当接面１４である。

しかし、溶融ガラス塊ＧＧのうち当接面１４と対向する部分は、一般的にはガラス成形体ＧＭにおいて機能面にならない外側部分である。このため、溶融ガラス塊ＧＧに凹凸が生じても問題にはなりにくく、割型１０ａ，１０ｂの合体の精度を過剰に高めなくても足り、精度を向上するための設備を簡素化し得る。また、当接面１４を面１１の中心を外した位置にする（例えば、特開２００９−２８６６７９号公報）必要性も小さい。

次に、第１嵌合部２０を外周部１０Ａから取り外し（図６（Ｅ））、下型６１の下成形面６３の上方において外周部１０Ａを割型１０ａ，１０ｂに分割することで、外周部１０Ａ上の溶融ガラス塊ＧＧを下成形面６３へと落下させる（図６（Ｆ））。そして、溶融ガラス塊ＧＧを、下型６１と、上成形面６７を有する上型６５とを接近させ、押圧することで、ガラス成形体ＧＭへと成形する。

１０，１０Ａ外周部
１０ａ，１０ｂ割型
１１面
１３内壁
１４当接面
１５下面
２０第１嵌合部
２１面
２３側部
２４面形成体
２５鍔部
３０受け面
３０’ 成形面
３１境界
４０第２嵌合部
４１面
４３側部
４４面形成体
４５鍔部
５０供給管
６１下型
６３下成形面
６５上型
６７上成形面
ＭＧ溶融ガラス
ＧＧ溶融ガラス塊
ＧＭガラス成形体

Claims

ガラス成形体の製造方法であって、
溶融ガラスを受ける受け面の一部分を構成する面を含む第１嵌合部を、前記受け面の他部分を構成する面を含む外周部に嵌合して、前記受け面を形成し、
前記受け面に溶融ガラスを供給し、前記受け面の上で溶融ガラス塊を形成し、
前記第１嵌合部を前記外周部から取り外し、前記外周部の上の溶融ガラス塊を前記受け面と異なる成形面の上に配置し、
前記成形面の上で前記溶融ガラス塊をガラス成形体へと成形する工程を有するガラス成形体の製造方法。
前記受け面の一部分を、溶融ガラス塊のうちガラス成形体の機能面になる部分に対向させる請求項１記載の製造方法。
前記受け面の一部分と、他部分との境界を、溶融ガラス塊のうちガラス成形体の機能面にならない部分に対向させる請求項１又は２記載の製造方法。
前記第１嵌合部を取り外した後の前記外周部に、前記成形面の一部分を構成する面を含む第２嵌合部を嵌合して前記成形面を形成することで、前記溶融ガラス塊を前記成形面の上に配置する請求項１から３いずれか記載の製造方法。
前記外周部として、２以上の割型に分割可能であるものを用い、
前記成形面の上方において前記外周部を割型に分割することで、前記外周部上の溶融ガラス塊を前記成形面へと落下させる請求項１から３いずれか記載の製造方法。
請求項１から５いずれか記載の製造方法で製造されたガラス成形体をプレス成型用成形型に移送し、このプレス成型用成形型でプレス成形を行うことで光学素子を製造する光学素子の製造方法。
前記ガラス成形体の移送は、前記外周部の上に前記ガラス成形体を保持した状態で行う請求項６記載の製造方法。
前記外周部として鏡筒を用い、前記ガラス成形体をプレス成形することで、光学レンズが前記鏡筒に固着した鏡筒付きレンズを光学素子として製造する請求項６又は７記載の製造方法。
プレス成形後の光学素子を前記外周部の上に保持し、機能面が他物体と接触しない状態を維持しながら前記光学素子を冷却し、梱包する工程を更に有する請求項６から８いずれか記載の製造方法。
前記光学素子の梱包は、前記外周部を容器として行う請求項９記載の製造方法。
請求項６から１０いずれか記載の製造方法で製造された光学素子を用いて光学機器を製造する光学機器の製造方法。
ガラス塊が載置される載置面を有する型母材を備えるガラス成形型であって、
前記型母材は、前記載置面の一部分を構成する面を含む嵌合部と、この嵌合部を包囲し前記載置面の他部分を構成する面を含む外周部とを有し、
前記外周部に前記嵌合部が着脱可能に嵌合されて、前記載置面が形成されるガラス成形型。
前記載置面の一部分は、前記受け面の中央を含む請求項１２記載のガラス成形型。
前記外周部は、２以上の割型に分割可能である請求項１２又は１３記載のガラス成形型。
請求項１２から１４いずれか記載のガラス成形型における嵌合部として用いられるガラス成形型用部品であって、
前記載置面の一部分を構成する面を備え、
前記外周部に着脱可能に嵌合されて前記載置面を形成するガラス成形型用部品。