JPH06144848A - 加熱軟化ガラス供給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 供給後に発生する段差やシワを防止し、高品
質なガラスを供給する。 【構成】 ルツボ１１にて溶融ガラス１２を得る。次
に、プランジャー１３を上昇させて溶融ガラス１２を定
量排出した後、プランジャー１３を下降する。そして、
ガス供給孔１５より不活性ガス１６を供給し、供給ノズ
ル１４内のガラス塊１７を強制的に排出して下型１８に
供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面欠陥がなく高い表
面品質を有するガラス成形品、特に光学素子成形品を製
造する方法に関するものであり、その製造工程にて溶融
もしくは軟化させたガラスを供給する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学ガラス素子成形品はあらかじ
めガラスを研削・研磨加工を行い所望と近似した形状に
仕上げたのち加熱軟化させ、一対の高精度に加工された
成形用型にて押圧成形して光学ガラス素子を製造してい
た。しかし近年では、ガラスを研削や研磨加工せずに、
ガラスを溶融もしくは軟化させてシャーにて切断した
後、成形型に搬送して成形を行う方法が開発されてい
る。上記方法では、ガラスの供給方法は一般にルツボに
てガラスを溶融し、オリフィスから定量ずつ下方に排出
したガラスをシャーなる切断刃にて切断して型に供給し
た後、一対の成形型にて押圧成形する方法が取られてい
る。

【０００３】しかしながら、上記方法は溶融されたガラ
スが自重で変形して水滴状になりやすく、その排出され
た形状をシャーで切断するため、糸引きが生じたり、折
れ込みや空気の巻き込みによる泡等のシャーマークが発
生するため供給された形状では成形には適さない。ま
た、供給後ガラス下面の形状が自重落下の形状となるた
め供給後押圧成形するとガラス表面の粘度が高くなり自
重変形した外周部にシワ等が発生する欠点があった。

【０００４】因って、上記欠点を解決すべく、例えば特
開平３−４５５２３号公報記載の発明においては、溶融
ガラスを搬送皿に一度供給して上面をヒーターにて加熱
軟化し、上面のシャーマークを除去しつつ下面の形状を
整え、次に前記ガラスを反転させて前記上面を搬送皿の
形状で整え、成形プリフォームを作成した後一対の成形
型間に搬送して押圧成形する方法が取られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平３−４５５２３号公報にて開示されている方法では
以下の様な問題が生じる。溶融軟化させたガラスを第１
の熱加工治具に滴下し、第２の熱加工治具を接触させる
と図９および図１０に示す様な形状変化が生じる。すな
わち、溶融ガラス９１をノズル９２より第１の熱加工治
具９３に滴下すると溶融ガラス９１の自重によりある領
域９１ａ（以下、自重転写領域という）のみ熱加工治具
９３の形状にそって転写する（図９参照）。前記自重転
写領域９１ａはシワの発生が無く形成するための面精度
を有する。

【０００６】溶融ガラス９１滴下後、第２の熱加工治具
９４にガラスを付着させるため上部よりガラスを変形さ
せる（図１０参照）。前記ガラス変形の際、ガラス上面
には熱収縮によるシワ９５が発生し、ガラス下面には自
重転写領域９１ａと変形領域との境に段差９６が生じ、
かつ自重転写領域９１ａの外周部には上面と同様なシワ
９５が発生する。前記上下面のシワ９５は加熱により変
形させて除去することが開示されているが、シワ９５を
除去するためにはガラス粘度で１０⁴ ポアズ以上に相当
する温度が必要であり、かつ長時間加熱する必要があ
る。また、前記段差９６はシワ９５より深く発生するも
のが多く、シワ９５を除去するより更に時間がかかる。
そのため前記開示されている方法では光学ガラスを加熱
加工して型間に搬送するための時間がかかる欠点を生じ
る。

【０００７】因って、本発明は前記従来技術における欠
点に鑑みて開発されたもので、加熱軟化したガラスを供
給する際にシワや段差を生じさせず、工程時間の短縮が
図れる加熱軟化ガラス供給方法の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、溶
融もしくは軟化ガラスを受け皿または型に供給する際、
供給ノズル内のガラスを不活性ガスもしくはプランジャ
ーの内の少なくとも何れか一方にて強制的に供給するこ
とにより前記自重転写領域を広げ、供給のみで一方の面
のシワや段差の発生を防止し、加熱工程を簡潔にした光
学ガラス供給方法である。

【０００９】前記シワや段差が生じる原因を図１および
図２にて説明する。溶融ガラス１を熱加工治具２上に滴
下すると、図１に示される様に溶融ガラス１は表面１ａ
と内部１ｂとで温度差が生じる。溶融ガラス１の表面１
ａは外気の温度により急激に低下するため粘度が高くな
る。その後、熱加工治具３にて変形させられると温度差
のある領域では変形が生じにくいため、段差４が発生す
る。さらに変形させると、粘度が高いガラスを変形させ
るため熱加工治具２，３に沿いにくい。因って、外周部
にシワ５が発生する。

【００１０】図３は本発明を示す概念図である。ルツボ
１１にてガラスを１０〜１０³ ポアズの粘度に加熱溶融
して溶融ガラス１２を得る。溶融後、プランジャー１３
を上昇させて供給ノズル１４から溶融ガラス１２を排出
させる。定量排出させた後、プランジャー１３を下降さ
せてプランジャー１３に穿設されたガス供給孔１５より
不活性ガス１６を供給し、供給ノズル１４内のガラス塊
１７を強制的に排出して下型１８に供給する。

【００１１】従来の方法ではガラスの自重落下による自
重変形のため自重転写領域が狭い。しかし、ガラス供給
孔１５からのガス圧によって供給ノズル１４内のガラス
塊１７を供給すると、ガラス塊１７が下型１８に供給さ
れる速度が従来よりはやいため、図２に示される溶融ガ
ラス１の表面１ａと内部１ｂとの温度差は小さくなり、
かつ表面１ａ温度が高い状態で下型６と接触する。さら
に、ガス圧により加速されるため変形速度が速く、変形
量も大きくる。因って段差やシワを発生させずに供給可
能となる。上記方法によれば、下面を加熱してシワを除
去する工程を必要とせず、工程時間が短縮される。

【００１２】

【実施例１】図４〜図６は本実施例の成形工程を示す一
部を断面した側面図である。本実施例ではＬａＳＦ０１
ガラスの成形方法を示す。ルツボ２１はガラス２２をガ
ラス粘度で１０〜１０⁴ ポアズに相当する温度に加熱溶
融できる。ルツボ２１内にはガラス供給量を調節するた
めのプランジャー２３が配置され、該プランジャー２３
の軸心にはガス供給孔２４が穿設されている。ガス供給
孔２４は不活性ガス供給装置（図示省略）に接続されて
いる。また、プランジャー２３は上下に可動してガラス
供給量を調整できる様に構成されている。

【００１３】ルツボ２１の下部には供給ノズル２５が設
けられ、この下方に配置された下型２６は可動自在に構
成されてヒータ２７内および上型２８軸線上を移動す
る。成形型２６，２８は加熱保持可能であり、上型２８
は軸方向に可動する。また、前記成形型２６，２８はタ
ングステンカーバイドを基材とし、表面にＣｒＮがコー
トされている。

【００１４】以上の構成から成る装置を用いての成形方
法は、ルツボ２１にてガラス２２をガラス粘度で１０〜
１０⁴ ポアズに相当する温度に加熱溶融した後、プラン
ジャー２３を上昇させて溶融したガラス２２を供給ノズ
ル２５より排出する。定量排出後、プランジャー２３を
下降させてガラス２２を切断する。プランジャー２３の
下降後、ガス供給孔２４より不活性ガス供給する。本実
施例ではＡｒガスを用いた。前記不活性ガスはＡｒ以外
に窒素，ヘリウムでも良い。不活性ガスを２Ｋｇｆ／ｃ
ｍ² ．１０ｌ／ｍｉｎで供給し、ガラス塊２９を下型２
６上に滴下する。下型２６はガラス粘度で１０¹²〜１０
¹⁴ポアズに相当する温度に加熱保持されている。

【００１５】ガラス滴下後、下型２６はヒーター２７内
に移動し、供給ガラス３０の表面を加熱する。ヒーター
２７はガラス粘度で１０² 〜１０⁴ ポアズに相当する温
度に加熱保持されており、ヒーター２７内で供給ガラス
３０を１３秒間加熱する。加熱後、下型２６は上型２８
の軸線上に移動する。移動後、上型２８が降下し、供給
ガラス３０を押圧成形して成形レンズ３１を得る。成形
は５ｋｇ／ｃｍ² の圧力で５秒間プレスし、その後プレ
ス圧５０ｋｇｆ／ｃｍ² で１０秒間成形した。

【００１６】本実施例によれば、ＬａＳＦ０１のような
温度差により粘度が大きく変化するようなガラスでも下
面に段差やシワを生じることなく下型に供給可能とな
り、短い工程で高精度の光学素子を製造することが可能
となった。

【００１７】尚、本実施例の成形型はタングステンカー
バイドを基材とし、表面にＣｒＮをコートしたものを使
用したが、本発明はこれに限定するものではなく、耐熱
性セラミックスを基材としたり、ＴｉＮをコートしても
同様な効果が得られる。

【００１８】

【実施例２】図７は本実施例で用いる装置の縦断面図で
ある。本実施例では温度差による粘度が変化しにくいＳ
Ｆ８ガラスの成形方法を示す。本実施例は、前記実施例
１におけるプランジャー２３を廃止し、代わりにガス供
給孔の穿設されていないプランジャー４１にて構成した
点が異なり、他の構成は同一な構成部分から成るもの
で、同一構成部分には同一番号を付し、構成の説明を省
略する。

【００１９】上記構成の装置を用いての成形は、ルツボ
２１にてガラス２２をガラス粘度で１０〜１０⁴ ポアズ
に相当する温度に加熱溶融した後、プランジャー４１を
上昇させて溶融したガラス２２を供給ノズル２５より排
出する。定量排出後、プランジャー４１を下降させてガ
ラス２２を切断するとともに、プランジャー４１をさら
に下降してガラス塊２９を下型に滴下する。滴下後の加
熱および成形は前記実施例１と同様に行った。

【００２０】ＳＦ８のような温度差による粘度変化が小
さいガラスを前記実施例１の様に、急激に排出する方法
で行うとガラス内部に気孔が発生しやすくかつ脱包しに
くい。因って本実施例の様にプランジャーにて排出する
ことにより、気孔を生じさせずかつ下面に段差やシワを
発生させない供給が可能となる。

【００２１】

【実施例３】図８は本実施例で用いる装置の縦断面図で
ある。本実施例は、前記実施例１のプランジャーと前記
実施例２のガラス排出方法とを組合わせた方法で、この
方法は前記実施例１で記したガラスよりさらに温度差に
よる粘度変化が大きいガラスを供給するのに適してお
り、本実施例ではＬａＫ８の成形方法を示す。本実施例
は、前記実施例１におけるプランジャー２３の先端部分
２３ａが供給ノズル２５内を上下動できる様に構成した
点が異なり、他の構成は同一な構成部分から成るもので
あり、同一番号を付して構成の説明を省略する。

【００２２】上記構成の装置を用いての成形は、ルツボ
２１にてガラス２２をガラス粘度で１０〜１０³ ポアズ
に相当する温度に加熱溶融した後、プランジャー２３を
上昇させて溶融したガラス２２を供給ノズル２５より排
出する。定量排出後、プランジャー２３を下降させてガ
ラス２２を切断する。そして、プランジャー２３をさら
に下降させつつガス供給孔２４より不活性ガスを供給す
ることによりガラス塊２９を下型２６上に滴下する。不
活性ガスは前記実施例１と同様にＡｒ，窒素，ヘリウム
ガスで行った。滴下後の加熱および成形は前記実施例１
と同様に行った。

【００２３】ＬａＫ８のような温度差による粘度変化が
非常に大きいガラスは、前記実施例１の様な方法で排出
してもガラス温度が低下してしまい滴下後、ガラス下面
に段差やシワが発生する。本実施例の様に、ガス圧とプ
ランジャーとを併用した強制排出による供給では供給速
度が速いため段差やシワを発生させないで供給が可能と
なる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明に係る加熱軟
化ガラス供給方法によれば、溶融・軟化ガラスの供給速
度が速く行えるため、従来供給後に発生していた段差や
シワがない高品質のガラスを供給できる。さらに段差や
シワの除去していた工程を行うことがないため、短時間
に大量の光学素子を成形できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用を説明する断面図である。

【図２】本発明の作用を説明する断面図である。

【図３】本発明を示す概念図である。

【図４】実施例１を示す縦断面図である。

【図５】実施例１を示す側面図である。

【図６】実施例１を示す側面図である。

【図７】実施例２を示す縦断面図である。

【図８】実施例３を示す縦断面図である。

【図９】従来例を示す断面図である。

【図１０】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１１ ルツボ １２ 溶融ガラス １３ プランジャー １４ 供給ノズル １５ ガス供給孔 １６ 不活性ガス １７ ガラス塊 １８ 下型

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱軟化されたガラス塊を下型へ供給す
   る供給方法において、プランジャーのガス供給孔より不
   活性ガスを供給して供給ノズル内の加熱軟化ガラスをガ
   ス圧にて排出供給するか、もしくはプランジャーにより
   加熱軟化ガラスを分離しかつ供給ノズル内の加熱軟化ガ
   ラスを押し出し供給するかの内の少なくともいずれか一
   方により加熱軟化ガラスを下型へ供給することを特徴と
   する加熱軟化ガラス供給方法。