JP2002121032A

JP2002121032A - ガラス塊の製造方法、ガラス成形品の製造方法、並びにガラス塊の製造装置

Info

Publication number: JP2002121032A
Application number: JP2000308489A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kamizaki; 敦司上▲ざき▼; Katsumi Utsuki; 克己宇津木; Junichi Watanabe; 純一渡邉
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2000-10-06
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2002-04-23
Anticipated expiration: 2020-10-06
Also published as: US6499316B2; JP3877949B2; US20020062661A1

Abstract

(57)【要約】【課題】高い重量精度を有するガラス塊を高い生産性
のもと製造することができる製造方法および製造装置等
を提供する。【解決手段】ノズル２から溶融ガラスを連続滴下さ
せ、ガラス塊を製造する方法において、前記ノズル２の
外周面に沿って前記滴下の方向に連続して一定流量で流
れる気流２０を発生させ、該気流２０により前記ノズル
の先端部２ａより出現した溶融ガラス９に風圧を加え、
前記溶融ガラス９を滴下させることを特徴とするガラス
塊の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プレスによるモー
ルド成形などに使用されるガラス塊の製造方法、及びそ
のガラス塊をプレスしてガラス成形品を製造する方法、
ならびに上記ガラス塊を製造するための装置等に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ガラス製光学部品を製造する方法とし
て、ガラスを金型によってプレスし、成形する方法が知
られている。この方法には、溶融ガラスを直接プレスす
る方法（ダイレクトプレス法）と、最終製品に近似する
形状のプリフォームを用意し、このプリフォームを加熱
してプレスする方法（リヒート法）がある。上記のプリ
フォームを得るには、従来、溶融ガラスを流出管より流
下させ、シャーブレードなどにより切断し、所定の重量
を有する溶融ガラス塊とし、これを冷却してガラス塊を
得、このガラス塊をプリフォームとする、あるいは、ガ
ラス塊に研磨加工などを施してプリフォームとしてい
る。旧来の溶融ガラスを流出管より流下させてガラス塊
を得る方法では、流出管先端のノズル径を変えてガラス
塊の重量を調整していた。しかし、この方法では、重量
の異なるガラス塊を生産するためにはノズルを交換しな
ければならない。そして、一度外したノズルを再度使用
するにはノズル内の冷却固化したガラスを除去しなけれ
ばならないという問題があった。

【０００３】この問題に対処すべく、本願出願人は先
に、ノズルから自然滴下する前の溶融ガラスに気体を吹
き付けて滴下させる方法（特開平１０−１９４７５２
号）（以下、先の公報という）を開発し、出願を行って
いる。この方法では、気体吹き付けのタイミングを調整
することにより、滴下重量の制御を行っており、タイミ
ングを変化させることにより滴下重量も連続的に変化で
きるようにしている。気体吹き付けの間隔を短くしてい
くことにより、得られるガラス塊の重量を減少させるこ
とができる。この方法によれば、得ようとするガラスの
滴下重量を変更する度にノズルを交換する必要がない。
また、ビデオカメラ用レンズ、コンパクトディスク用ピ
ックアップレンズ、などをプレス成形する際、プリフォ
ームとして必要になる小さなガラス塊も製造することが
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】先の公報に開示された
方法は上記のように優れたものであるが、より重量の小
さい微小ガラス塊を高い重量精度で生産することが難し
かった。先の公報に開示されている方法では、ガラスに
吹き付けるガスをエアー吹き付けパイプによりノズル部
分に導いている。このパイプはヒータ外部よりヒータ下
側開口部を通って、ヒータ内のノズル先端へと設置され
ている。したがって、溶融ガラスに吹き付けられる気体
の温度は、溶融ガラスの温度と比較すれば極めて低温で
ある。また、溶融ガラスへの気体吹き付けは、滴下重量
に合わせて決められたタイミングで間欠的に行われる
か、あるいは、溶融ガラスのノズル外周への濡れ上がり
（毛細管現象による濡れ上がりや、気流による振れ上が
り）を防止するため、比較的圧力の低い気体を連続的に
吹き付けておき、滴下させたいタイミングで比較的強く
気体を吹きかけて強制的にガラスを滴下させている。い
ずれの場合も溶融ガラスの滴下は制御されたタイミング
で比較的強く気体を吹き付けることにより行っている。

【０００５】本発明者は、溶融ガラスを滴下して微小重
量のガラス塊を高い重量精度のもとに得るには、吹き付
けるガスの流量を一定にし、かつそのガスを連続して層
流状態で流すことが重要であること、さらにガスの流量
が多少変動しても、その変動がガラス塊の重量精度に及
ぼす影響を少なくできる条件、ならびにその条件の設定
方法を見出した。

【０００６】本発明はこのような知見に基づいてなされ
たものであり、高い重量精度を有するガラス塊の製造方
法、特に微小ガラス塊の製造に適した方法、および上記
ガラス塊を使用したガラス成形品の製造方法、さらに上
記ガラス塊を製造するための製造装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
ノズルから溶融ガラスを連続滴下させ、ガラス塊を製造
する方法において、前記ノズルの外周面に沿って前記滴
下の方向に連続して一定流量で流れる気流を発生し、該
気流により前記ノズルの先端部より出現した溶融ガラス
に風圧を加え、前記溶融ガラスを滴下させることを特徴
とするガラス塊の製造方法である。

【０００８】第２の発明は、第１の発明の製造方法を用
いてガラス塊を作製し、該ガラス塊を再加熱、プレス成
形してガラス成形品を得ることを特徴とするガラス成形
品の製造方法である。

【０００９】第３の発明は、溶融ガラスを滴下し、ガラ
ス滴を成形型で受けて成形し、ガラス塊を作製するガラ
ス塊の製造装置において、前記溶融ガラスを流出するノ
ズルと、前記ノズルより滴下する溶融ガラス滴を受けて
ガラス塊に成形する成形型と、前記ノズルの外周を覆う
ノズルカバーであって、該ノズルカバーと前記ノズルと
の間にガス流路を形成すると共に、前記ノズルカバーの
先端部とノズル先端部との間にノズルカバー開口部を形
成するノズルカバーと、前記ノズルカバー内に一定量の
ガスを連続供給するガス供給手段を備え、前記供給され
たガスが、前記ノズルと前記ノズルカバーの間に形成さ
れたガス流路を通って前記ノズルカバー開口部よりノズ
ル先端方向に吹き出し、吹き出されたガスの風圧を前記
ノズルカバー開口部より突出したノズル先端部より出現
した溶融ガラスに加え、溶融ガラスの滴下を行うことを
特徴とするガラス塊の製造装置である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
ノズル先端からの溶融ガラスの滴下は、溶融ガラスがノ
ズル先端に止まろう（とどまろう）とする力よりも、ノ
ズルから流出した溶融ガラスに働く重力が大きくなった
ときにおきるものと考えられる。滴下した溶融ガラスを
微小球ガラスプリフォームとするためには、極めて軽量
な溶融ガラスでもノズル先端より滴下するようにしなけ
ればならない。内径の小さいノズルを使用することによ
り溶融ガラス滴の軽量化が可能になるが、ノズルの細径
化にも限界があり、外径０．３ｍｍ前後のノズルが限界
である。

【００１１】本発明では、ノズル先端より吐出した溶融
ガラスに下向き方向（滴下の方向）の風圧を連続して加
えることにより溶融ガラスに働く下向きの力を増加させ
て微小量の溶融ガラスでも滴下を可能とするものであ
る。すなわち、先端方向が下向き状態になっているノズ
ルから出現した溶融ガラスが所望の重量に達した時点で
滴下するよう、ノズルから出現した溶融ガラスに連続的
に一定の風圧を下向きの加える。ノズルの外周面に沿っ
て流れる気流の方向は、ノズルから出現した溶融ガラス
に風圧を加える部分で下向き方向（滴下の方向）に揃え
ている。すなわち、ノズル外周面に沿って流れる気流が
互いに衝突して乱流を形成しないよう、ノズルの長手方
向（ガラスの滴下方向）に一定距離以上の上記気流の流
路が形成されるようにして気流の方向を一定に揃え、上
記のように風圧を加えることが望ましい。なお、上記気
流は層流状態になっていることが望ましい。溶融ガラス
に定常的に下向きの風圧を加えることにより、上記ガラ
スの自重と表面張力との間のバランスに下向きのバイア
スをかけ（一定の力をかけ続け）、より軽量のガラス滴
を得ることができる。この現象は一定サイクルで繰り返
される。しかし、溶融ガラスに風圧を加えるガスの流れ
は乱流状態では、溶融ガラス滴の重量を安定させること
が困難である。そのため、溶融ガラスに吹き付ける気流
を層流状態とし、重量精度の低下を防ぐ。上述した先の
公報に開示されている方法は、ノズルに対し、斜め方向
からガスを吹き付けている。そのため、各方向からの気
流はノズル先端部で合流する際に乱流となり高い重量精
度のガラス塊、特に微小ガラス塊を安定して得ることが
難しい。そこで、本形態では、ノズルの長手方向に沿っ
て一定流量の気流を連続して流すことにより、ノズル先
端部における気流を層流状態にすることによって、高い
重量精度のガラス塊、特に微小ガラス塊の安定した生産
を可能にしている。さらに、気流を安定して層流状態に
保つとともに、ノズル先端部より出現した溶融ガラスに
滴下方向により均等な風圧を加えるためには、上記気流
をノズルの全外周面に沿って流すことが好ましい。な
お、ノズルの外周面に沿って気流を流す場合、必ずしも
ノズル外周面の全域に沿って気流を流さなくてもよく、
少なくともノズル先端部において気流の流れる方向がノ
ズルの長手方向に平行になっていれば効果がある。この
ように気流をガラスの滴下方向に流す上で、気流の流路
中に気流を平行に揃えるための整流手段を設けることが
好ましい。整流手段としては、滴下の方向に平行に配置
され、流路中に設けられたスリットや板状部材などを例
示することができる。

【００１２】流路の形成方法の具体例としては、ノズル
の外周面をノズルカバーで覆い、ノズルとノズルカバー
の間に気流の流路を形成すると共に、ノズルカバーの先
端部とノズル先端部との間にノズルカバー開口部を形成
する。そして、ノズルカバー先端部よりもノズル先端部
が突出した状態にして気流を流すことが好ましい。この
ようにすることによって、ノズル先端部の溶融ガラスが
ノズルカバー先端部に付着するのを防止することもでき
る。その場合、少なくともノズル先端部とノズルカバー
先端部の間隔をノズルの全周にわたって均等にすること
が望ましい。本形態では円筒状のノズルを用いており、
ノズルカバーの内壁もノズル形状に応じて円筒状にして
いる。そしてノズル先端部の中心軸とノズルカバー先端
部の中心軸が一致するようにして、上記間隔が均等にな
るようにしている。上記間隔を均等にすることにより、
溶融ガラスに加えられる風圧がノズル中心軸の回りでよ
り均等になり、不均等な風圧によってノズル先端部より
出現した溶融ガラスがノズル外周に濡れ上がったり、溶
融ガラスがノズル先端で回転したりして、ガラス滴に脈
理が生じたりするのを防ぐことができる。また、溶融ガ
ラスに安定した風圧を加えることもできるので、滴下す
るガラスの重量精度が低下するのを防ぐこともできる。
上記間隔を均等とする区間は、ノズルカバー開口部付近
のみでけでなく、ノズルカバーに気流を発生させるため
のガスを供給するガス供給口からノズルカバー開口部ま
での間で均等とすることがより望ましい。ただし、ノズ
ルとノズルカバーの間隔は、ノズルの長手方向に沿って
変化させてもよい。ノズルカバー開口部においては、そ
の間隔をノズル先端部の長手方向に沿って均等とし、か
つ、その間隔を０．１〜５ｍｍとすることが好ましく、
０．１〜３ｍｍとすることがより好ましく、０．１５〜
２ｍｍとすることがさらに好ましい。

【００１３】このようなガラス塊の製造方法は、自然滴
下法と比べた場合、ノズルを交換しなくても気流の流量
を変えることによって目的とするガラス塊の重量設定値
を変えることができる。また、微小ガラス塊を高い重量
精度で製造することもできる。比較的小さなガラス塊を
作る場合、ガラス塊は自重による変形の影響が小さいた
めに、表面張力によって球状のガラス塊を得ることがで
きる。また溶融ガラスを浮上成形することによっても、
球状のガラス塊を得ることができる。球状のガラス塊
は、レンズなどを精密プレス成形する際のプリフォーム
として好適である。本発明のガラス塊の製造方法は、高
い重量精度を有する直径０．５〜８ｍｍの球状又は略球
状のガラス塊を作製するのに好適な方法である。より好
適な直径は０．８〜６．５ｍｍである。

【００１４】本発明は、ノズルから流出した溶融ガラス
の下部を受け型で受けてから受け型を急速に降下して溶
融ガラスを切断し、受け型上にガラス塊を受け取る方法
（降下切断法）や、風圧を与えずにノズルから溶融ガラ
スを自然に滴下させてガラス塊を得る方法（自然滴下
法）と比較すると、微小重量のガラス塊を得る場合に特
に有効である。すなわち、降下切断法では、溶融ガラス
の重量の一部を受け型で支えておき、所定のタイミング
で重量の支持を急速に取り外して溶融ガラスを切断する
ので、自然滴下法と比べ、切断時のガラスの重量は重く
なる。また自然滴下法と本発明の比較は、先に説明した
通りであり、自然滴下法では最小外径のノズルを用いて
も３５ｍｇ以下のガラス塊を得ることができない。ま
た、上述した先の公報に記載されている方法を用いた場
合は、最小１１ｍｇまでの微小ガラス塊を得ることはで
きるが、高い重量精度が得られない。本発明では、重量
１〜３５ｍｇのガラス塊を目的とする重量の±１％以内
の重量精度で安定して作ることができる。ガラス塊の重
量を１０ｍｇ以下とすることにより、ノズル先端部より
出現した溶融ガラスの表面積に対し、溶融ガラスがノズ
ル先端部と接触している面積の相対的な割合が大きくな
る。そのため、風圧による溶融ガラスの回転が起こりに
くく、回転によって生じる脈理を低減することができ
る。一方、ガラス塊の重量を減少させていくと、安定し
た滴下が難しくなる。したがって、安定した滴下により
重量精度の高いガラス塊を得る上で、ガラス塊の重量を
０．８ｍｇ以上とすることが望ましく、３ｍｇ以上とす
ることがより望ましく、５ｍｇ以上とすることがさらに
望ましい。したがって、本形態における好ましいガラス
塊の重量は１〜３５ｍｇであり、より好ましくは３〜３
４ｍｇであり、さらに好ましくは５〜１０ｍｇである。
そして、これらの範囲において重量精度を目的重量の±
１％以内、より好ましくは±０．５％以内にすることも
できる。

【００１５】ガラス塊の重量、滴下のサイクルは、ガラ
スの特性を考慮し、ノズルの内径、外径、溶融ガラスの
粘度、気流の流量を調整して設定することができるが、
気流の流量の変化による重量精度の低下を防ぎ、重量精
度を上記のような高精度とするには、次のようにするこ
とが好ましい。すなわち、ガラスの特性を考慮し、ノズ
ルの内径、外径、溶融ガラスの粘度を、目的重量より重
いガラス塊が得られるようにしておき、気流の流量を増
加させていく。流量を増加させていくと、流量の微小増
加量に対するガラス塊の重量減少量が減少する傾向が現
れ、この割合が所定の範囲になったところの流量を求め
る。このようにガラス塊の重量と流量の関係を得た上
で、目的とするガラス塊の重量に合わせた流量を設定す
る。このような方法により、ガラス塊の重量精度をさら
に向上させることができる。

【００１６】微小量の溶融ガラス滴下においては、気流
の温度は、ノズル先端部の温度±５０℃とすることが好
ましく、ノズル先端部の温度±２０℃とすることがより
好ましく、ノズル先端部の温度±１０℃とすることがさ
らに好ましい。気流の温度が上記範囲より低いと、ガラ
スの粘度が上昇して滴下時にガラスが糸を引きやすくな
る。気流の温度が上記範囲よりも高いと、滴下するガラ
スに脈理が生じたり、ガラス中の揮発しやすい成分が揮
発するなどの問題が起りやすい。気流の温度をノズル先
端部の温度に近づけるという点から、気流の流路をノズ
ルとノズルカバーの間に設け、気流を形成するガスとノ
ズルの外壁とを接触させることによってガスとノズルの
間で十分な熱交換を行わせることが望ましい。

【００１７】また気流発生のために供給されるガスとし
て、不活性ガス（不活性ガス同士を混合したガスも含
む）、窒素ガス、前記不活性ガスと窒素ガスの混合ガ
ス、空気などを用いることができるが、不活性ガス（不
活性ガス同士を混合したガスも含む）、窒素ガス、前記
不活性ガスと窒素ガスの混合ガスを用いることが好まし
い。これらのガスは、清浄なガスであることが望まし
い。

【００１８】ガラスについては、ノズルより流出可能な
粘度になる温度が液相温度よりも高いものであればよ
く、液相温度が１０００℃以下のガラスに好適に用いる
ことができる。ガラス塊を精密プレス成形用のプリフォ
ームとして使用するためには、屈伏点が５８０℃以下の
ガラスが好ましい。このようなガラスとしては、アルカ
リ金属酸化物を含む硼珪酸ガラス、上記硼珪酸ガラスで
あってアルカリ金属酸化物が酸化リチウムである硼珪酸
ガラス、アルカリ金属酸化物を含む燐酸ガラス、上記燐
酸ガラスであって酸化亜鉛とアルカリ土類金属酸化物か
らなる金属酸化物から選ばれた少なくとも一種の金属酸
化物をさらに含むガラスなどが好適なガラスとして例示
でき、より具体的には、Ｌｉ₂Ｏ、ＣａＯ、ＢａＯ、Ｌ
ａ₂Ｏ₃を含むアルミノ硼珪酸ガラス、Ｌｉ₂Ｏ、Ｃａ
Ｏ、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、Ｎｂ₂Ｏ₅を含む硼珪酸ガラスな
どを好適なものとして示すことができる。

【００１９】先に説明したように、これら好適に使用で
きるガラスであっても、適正な温度領域より高温側（低
粘性側）では揮発による脈理が発生したり、表面に発泡
することがある。適正な温度領域より低温側（高粘性
側）では滴下時にガラスが糸を引くことがある。したが
って、溶融ガラスの粘度は５〜２０ポアズとして流出す
ることが好ましい。

【００２０】溶融ガラス滴は、例えば、凹部（溶融ガラ
ス滴を受ける面）に気体を吹き出す噴出口（通常複数）
を有する受け型、べンチュリー管など、一般に使用され
ている成形型を使用し、下方から噴出する気流で浮上保
持又は略浮上保持して成形、冷却固化される。この際、
気流に方向性を与えて溶融ガラス滴の回転方向及び回転
数を制御することで、溶融ガラス滴の形状を所望の形状
に成形することができる。この方法で得られたものには
表面のしわ等の欠陥がない。なお、ランダムな方向に回
転させると真球に近い形状が得られる。この方法で得ら
れたガラス塊は、最終製品をプレス成形するためのプリ
フォーム、すなわち精密プレス成形用素材として使用す
ることができる。

【００２１】このようにして得られたガラス塊を非酸化
性ガス雰囲気中において１０⁷〜１０⁹ポアズの粘度にな
るように再加熱し、最終製品の形状に合わせて極めて精
密に加工されたプレス成形型を用いて精密プレス成形す
る。プレス成形品には、プレス成形型の成形面が精密に
転写され、研削、研磨が不要な最終製品となる。なお、
この最終製品の表面には適宜、光学薄膜を形成してもよ
い。

【００２２】本発明は、例えば、カメラレンズ、ビデオ
カメラ用レンズ、写真用レンズ、光通信用結合レンズ、
眼鏡レンズ、コンパクトディスクプレイヤーのピックア
ップレンズ、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）のピッ
クアップレンズなどの光学レンズや、位相格子型ローパ
スフィルター、色フィルター、位相格子フィルター、ア
ナモルフィックレンズ、レンチキュラーレンズ、グレー
ティング、プリズム、ゾーンプレート、フレネルレン
ズ、ホログラフィックレンズなどの微小光学素子の製造
に好適に利用できる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１はガラス塊製造装置の概略図、図２はガ
ラス塊製造装置のノズル及びノズルカバー付近の拡大部
分断面図、図３はガラス塊製造装置のノズル先端部の拡
大部分断面図である。図１に示したガラス塊製造装置の
溶融ガラス供給部１の上方にはガラス塊の材料である溶
融ガラスが蓄積されているガラス溶解炉（図示せず）が
あり、この炉から溶融ガラスが溶融ガラス供給部１へと
供給される。ガラス塊製造装置は、図１及び図２に示す
ように、溶融ガラスを流出、滴下するとともに軸が鉛直
（重力の方向）に保たれているノズル２、溶融ガラス供
給部１から供給される溶融ガラスをノズル２へと導く溶
融ガラス導入管３、ノズル先端部２ａを除くノズル２の
側面を覆うノズルカバー４、溶融ガラス導入管３の側面
とノズルカバー４の側面を覆うように配置された高周波
誘導加熱部５を備えている。なお、溶融ガラスに接する
溶融ガラス導入管３の内壁は白金又は白金合金でできて
いる。ノズルカバー４の先端部４ａと、ノズル先端部２
ａとの間にはノズルカバー開口部１１が形成されてお
り、ノズルカバー４の先端部４ａに対しノズル先端部２
ａが突出している。ノズルカバー４にはノズルカバー開
口部１１より噴出するガスを供給するガス供給管６の一
端が取付けられている。ガス供給管６の他端はマスフロ
ーコントローラー７を介してガスボンベ（図示せず）に
接続されている。ターンテーブル（図示せず）上に載置
された複数個の成形型８を、ターンテーブルを間欠的に
回転させて、順次、ノズル先端部２ａの鉛直下方に移送
し、次々とノズル先端部２ａより滴下する溶融ガラス滴
９を順次受けてガラス塊に成形していく。成形されたガ
ラス塊は成形型８より取り出され、ガラス塊が取り出さ
れた成形型８は再度ノズル先端部２ａの鉛直下方に移送
されて、再び溶融ガラス滴９を受け取る。このようにし
て溶融ガラス滴９を連続して滴下させ、循環する成形型
８で順次受けてガラス塊に成形することにより、ガラス
塊を連続して生産する。図２において、ガス供給管６は
ノズル保持部２’の外周全域にわたって設けられた流路
１０ａへとガスを供給する。ガスはさらに流路１０ａに
接続しているノズル保持部２’の外周面とノズルカバー
４との間に、ノズル保持部２’の外周全域にわたって均
等な隙間で配置されているスリット１０ｂを通り、ノズ
ル２の外周面とノズルカバー４の間に形成された流路１
０ｃへと導かれ、ノズルカバー４の開口部１１から外部
へと噴出する。ここで、スリット１０ｂはノズル２の軸
方向に沿って延びており、ガスがスリット１０ｂを通過
することによって、ガスの流動によって生じる気流がノ
ズル２の外周面に沿って鉛直下方に向かうように整流さ
れる。スリット１０ｂは整流板（図示ぜず）によって形
成されたもので、この整流板については後述する図４に
おける整流板と同様である。図３は、ノズル先端部２ａ
及びノズルカバー開口部１１周辺の拡大図であるが、ノ
ズル２の外径、ノズルカバー４の内径はともに先端部で
絞り込まれて、ノズル先端部２ａ、ノズルカバー先端部
４ａとなり、ノズル先端部２ａとノズルカバー先端部４
ａとの間にノズルカバー開口部１１が形成される。この
ノズルカバー開口部１１で気流の流路断面積は小さくな
り、流速が高められる。気流２０の方向は、ノズル先端
部２ａにおいても鉛直下方を向いている。ノズル先端部
２ａでは、ノズル２を通って流下する溶融ガラス９が液
滴状に成長し、溶融ガラス表面は気流２０による鉛直下
方の風圧を受けることになる。気流がない自然滴下法で
はノズル先端部２ａより出現した溶融ガラスに働く重力
が表面張力などによってノズル先端部２ａに止まろうと
する力よりも大きくなると滴下がおきる。本発明のよう
に、連続して一定流量で流れる気流２０によって溶融ガ
ラス９に鉛直下方に風圧を加えると、自然滴下時より少
ない重量で溶融ガラスを滴下させることができる。供給
されるガスの流量は上述したマスフローコントローラー
７によって一定に保たれているので、ノズルカバー開口
部１１より鉛直下方に流れる気流の流量も一定に保たれ
る。そして気流２０もノズル先端部２ａの外周全域にわ
たり、溶融ガラス９が滴下する鉛直下方に揃えられてい
るため、ノズル先端部２ａより出現した溶融ガラス９に
安定した風圧を加えることができる。このように層流状
態と見なせる気流によって溶融ガラスに風圧を加えるこ
とができるので、滴下する溶融ガラス滴の重量が一定
し、高い重量精度を有するガラス塊を得ることができ
る。気流の方向がノズル先端部２ａで揃っていないと互
いに衝突した気流が乱流となって、溶融ガラスに加えら
れる風圧の大きさや方向が安定しなくなる。風圧の大き
さや方向が不安定になると滴下毎に滴下のタイミングに
バラツキが生じ、ガラス塊の重量バラツキの原因となっ
てしまう。

【００２４】図４は、ノズルとノズルカバー付近の他の
態様を示す概略図であり、図４（１）は拡大部分断面
図、図４（２）は図４（１）を図示Ａ方向から見た平面
図、図４（３）は図４（２）部分拡大図である。図４
（１）〜（３）に示すように、ノズル先端部２ａとノズ
ルカバー先端部４ａとの間に形成されるノズルカバー開
口部１１、及び流路１０ｃの一部に、整流板１２を設け
ることによって、気流を平行に揃えることができ、気流
を安定して層流状態に保つことができる。隣接する整流
板１２の間隔は、０．１〜０．５ｍｍ程度が好ましい。
整流板１２は、気流を乱さぬように薄くすることが好ま
しい。整流板１２の数や、形成位置は、図４（１）及び
（２）に示す態様に限定されず、例えば、ノズル先端部
２ａとノズルカバー先端部４ａとの間にのみ整流板１２
を形成することができ、図４（１）における流路１０ｃ
の中間位置付近まで整流板１２を形成することもでき
る。

【００２５】本実施例では、屈伏点５８０℃以下、液相
温度１０００℃以下のＬｉ₂Ｏを含む硼珪酸ガラスを溶
解し、上記図１、図２、図３に示すガラス塊の製造装置
によってガラス塊を次のようにして連続的に製造した。
まず、ノズルカバー開口部１１の径をφ２．０ｍｍ、ノ
ズル先端部２ａの外径をφ０．６ｍｍ、ノズル先端部２
ａの内径をφ０．４ｍｍとし、ノズル外周面の外周に
０．７ｍｍの隙間を均等に作り（ノズルカバー開口部の
中心とノズルの中心を一致させる）、その隙間を気流の
流路とし、ノズル外周面の外周に沿って真下方向に揃っ
た向きで窒素ガスを流した。そしてノズル先端部２ａか
ら出るガラスの粘度が５〜２０ポアズの範囲になるよう
にノズル２の温度を８３０℃に保った。表１に、気流の
流量を０．３〜１．９リットル／分の範囲で変えたとき
に得られる球状のガラス塊の重量、重量精度（重量のバ
ラツキ／平均重量）、直径、滴下間隔を示す（実施例
１）。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１から明らかなように、気流の流量を変
化させることにより、重量６．５〜４５．７ｍｇ、直径
１．５７〜３．００ｍｍの球状ガラス塊を得ることがで
きた。また、このときのガラス塊の重量精度は±１％以
内であった。気流流量は連続的に増減調整することがで
きるので、ガラス塊の重量も目的とする値に調整するこ
とができ、高い重量精度のガラス塊を得ることができ
る。なお、溶融ガラスはノズル２から一定の速度で流出
するので、軽量のガラス塊を得るには、滴下間隔を短く
することになる。したがって、気流の流量に対応する滴
下間隔に合わせて、滴下ガラスを受けて成形する成形型
をガラス滴を受ける位置に搬入、搬出する。成形型８に
おける溶融ガラス滴を受ける面にはガス噴出口が設けら
れており、その噴出口からガスが噴出し、受けたガラス
滴を浮上させた状態で球状のガラス塊に成形する。得ら
れたガラス塊はいずれも脈理などの光学ガラスとして欠
陥となるような不良部分は見られず、精密プレス成形素
材としていずれも好適なものであった。

【００２８】次に、上記装置のノズルカバー開口部１１
の直径をφ１．０ｍｍとし、その他の条件は変えないで
ガラス塊を製造した。気流の流量を各値に設定したとき
に得られるガラス塊の重量などの値を表２に示す（実施
例２）。

【００２９】

【表２】

【００３０】表２から明らかなように、気流の流量を
０．３〜０．８２５リットル／分の範囲で設定すること
により、１．０〜３５．２ｍｇのガラス塊を重量精度±
０．９５％以内で得ることができた。気流の流量を増加
させることによってガラス塊の重量を軽量化することが
でき、それとともにガラスの滴下間隔が短くなるのは表
１の結果と同様であるが、ノズルカバー開口部１１の直
径を小さくすることによって、気流の流路の断面積が小
さくなり、それによって気流の流量が同じでも、気流の
スピードを大きくすることができ、ノズル先端部より出
現したガラスに加わる風圧を大きくすることができる。
そのため、ノズル先端部２ａの径が同じでも、より軽量
のガラスの滴下が可能になることが確認された。表２に
示したガラス塊も脈理などの不良部分は認められず、精
密プレス成形素材として好適なものであった。なお、ガ
ラス塊は内部の歪みを除去するためにアニールなどの処
理を施してもよい。

【００３１】上記実施例１及び２で得られたガラス塊を
プリフォームとして用い、窒素雰囲気中でガラスの粘度
が１０⁷〜１０⁹ポアズになる温度に加熱して、精密プレ
ス用成形型によりプレス成形して、プレス成形後の研
削、研磨が不要な高精度な非球面レンズなどの光学部品
を作製した。本実施例で作製されたガラス塊は重量精度
が高いので、得られたプレス成形品の精度も極めて高い
ものであった。さらに、高い重量精度を得るのがより難
しい微小プリフォームも得ることができるので、形状精
度の高い微小光学素子のプレス成形素材の作製にも本実
施例は好適である。

【００３２】なお、横軸に気流の流量、縦軸にガラス塊
の重量をとり、表１および表２の結果をグラフ化したも
のを図５に示す。表２に対応するグラフに顕著に現れて
いるように、気流の流量を増加させていくと、流量変化
に対するガラス塊重量の減少量が減少する。この付近の
流量で気流を流すことにより、流量変化によるガラス塊
の重量変化を低減することができる。

【００３３】なお、本実施例では、気流を作るためのガ
スに窒素を用いたが、他のガス、例えば不活性ガス等を
用いてもよい。また、ノズル先端部の内外径や、ノズル
カバーの先端部とノズル先端部との間隔（ノズルカバー
開口部の間隔）は、上記実施例の数値に限定されず、適
宜設計変更できる。さらに、図２に示すスリット１０ｂ
は、整流板のない均等な円筒形の隙間とすることができ
る。また、上記図１及び図４（１）〜（３）に示すガラ
ス塊の製造装置を用い、整流板１２を設けることによっ
て、気流を平行に揃えることができ、気流を安定して層
流状態に保つことができ、ガラス塊の重量バラツキを低
減できる。整流板１２の間隔は、図４（２）及び（３）
に示す間隔に限定されず、適宜設計変更できる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明のガラス塊の製造
方法および製造装置によれば、高い重量精度を有するガ
ラス塊を高い生産性のもと製造することができる。この
方法または装置によりガラス塊からなるプレス成形素材
を製造し、これをプレス成形することによって、目的と
するプレス成形品の重量にプレス成形素材の重量を精密
に一致させることができ、高精度のプレス成形品を得る
ことができる。特に本発明は、微小ガラス塊の製造に好
適に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るガラス塊の製造装置の
概略図である。

【図２】図１に示したガラス塊の製造装置のノズルとノ
ズルカバー付近の概略図である。

【図３】図１、図２に示したガラス塊の製造装置のノズ
ル先端部、ノズルカバー開口部付近の拡大図である。

【図４】図１に示したガラス塊の製造装置のノズルとノ
ズルカバー付近の他の態様を示す概略図であり、（１）
は部分断面図、（２）は平面図、図４（３）は図４
（２）部分拡大図である。

【図５】本発明の実施例における気流の流量に対するガ
ラス塊の重量変化を示す図である。

【符号の説明】

１溶融ガラス供給部２ノズル２ａノズル先端部２’ ノズル保持部３溶融ガラス導入管４ノズルカバー４ａノズルカバー先端部５高周波誘導加熱部６ガス供給管７マスフローコントローラー８成形型９溶融ガラス滴１０ａ流路１０ｂスリット１０ｃ流路１１ノズルカバー開口部１２整流板２０気流

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズルから溶融ガラスを連続滴下させ、
ガラス塊を製造する方法において、前記ノズルの外周面に沿って前記滴下の方向に連続して
一定流量で流れる気流を発生させ、該気流により前記ノ
ズルの先端部より出現した溶融ガラスに風圧を加え、前
記溶融ガラスを滴下させることを特徴とするガラス塊の
製造方法。
【請求項２】前記気流を前記ノズルの全外周面に沿っ
て流すことを特徴とする請求項１に記載のガラス塊の製
造方法。
【請求項３】前記ノズルの外周面をノズルカバーで覆
って、前記ノズルと前記ノズルカバーの間に前記気流の
流路を形成すると共に、前記ノズルカバーの先端部とノ
ズル先端部との間にノズルカバー開口部を形成し、前記
ノズルカバーの先端部に対し前記ノズル先端部が突出し
た状態で、前記気流を発生させることを特徴とする請求
項１又は２に記載のガラス塊の製造方法。
【請求項４】少なくとも前記ノズルカバー開口部付近
における前記ノズルと前記ノズルカバーの間隔をノズル
の全周にわたり均等とすることを特徴とする請求項３に
記載のガラス塊の製造方法。
【請求項５】重量１〜３５ｍｇのガラス塊を得ること
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のガラス塊
の製造方法。
【請求項６】前記気流の流量の微小変化に対するガラ
ス塊の重量変化が該ガラス塊の目的重量の±１％以内と
なるように前記流量を設定し、溶融ガラスの滴下を行な
うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のガ
ラス塊の製造方法。
【請求項７】前記気流の温度を前記ノズル先端部の温
度±５０℃以内とすることを特徴とする請求項１〜６の
いずれかに記載のガラス塊の製造方法。
【請求項８】前記ガラス塊が精密プレス成形用素材で
あることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の
ガラス塊の製造方法。
【請求項９】請求項１〜８のいずれかに記載のガラス
塊の製造方法を用いてガラス塊を作製し、該ガラス塊を
再加熱、プレス成形してガラス成形品を得ることを特徴
とするガラス成形品の製造方法。
【請求項１０】溶融ガラスを滴下し、ガラス滴を成形
型で受けて成形し、ガラス塊を作製するガラス塊の製造
装置において、前記溶融ガラスを流出するノズルと、前記ノズルより滴下する溶融ガラス滴を受けてガラス塊
に成形する成形型と、前記ノズルの外周を覆うノズルカバーであって、該ノズ
ルカバーと前記ノズルとの間にガス流路を形成すると共
に、前記ノズルカバーの先端部とノズル先端部との間に
ノズルカバー開口部を形成するノズルカバーと、前記ノズルカバーと前記ノズルとの間のガス流路に一定
量のガスを連続供給するガス供給手段を備え、前記供給されたガスが、前記ノズルカバーと前記ノズル
との間に形成されたガス流路を通って前記ノズルカバー
開口部よりノズル先端方向に吹き出し、吹き出されたガ
スの風圧を前記ノズルカバー開口部より突出したノズル
先端部より出現した溶融ガラスに加え、溶融ガラスの滴
下を行うことを特徴とするガラス塊の製造装置。