JP4957623B2 - Method for miniaturizing molten glass droplet, method for producing glass gob, and method for producing glass molded body - Google Patents
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Description
本発明は、溶融ガラス滴を微小化する溶融ガラス滴の微小化方法、微小化した溶融ガラス滴を用いたガラスゴブの製造方法、及び微小化した溶融ガラス滴を用いたガラス成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for miniaturizing molten glass droplets for miniaturizing molten glass droplets, a method for producing glass gob using the miniaturized molten glass droplets, and a method for producing a glass molded body using the miniaturized molten glass droplets. .
近年、デジタルカメラ用レンズ、DVD等の光ピックアップレンズ、携帯電話用カメラレンズ、光通信用のカップリングレンズ等として、ガラス製の光学素子が広範にわたって利用されている。このようなガラス製の光学素子として、ガラス素材を成形金型で加圧成形して製造したガラス成形体を用いることが多くなってきた。 In recent years, glass optical elements are widely used as lenses for digital cameras, optical pickup lenses such as DVDs, camera lenses for mobile phones, coupling lenses for optical communication, and the like. As such a glass optical element, a glass molded body produced by press molding a glass material with a molding die has been used frequently.
加圧成形によってガラス成形体を製造する方法として、リヒートプレス法及び液滴成形法と呼ばれる2つの方法が知られている。リヒートプレス法は、予め作製しておいた所定質量及び形状を有するガラスプリフォーム(予備成形体)を成形型と共に加熱して加圧成形する方法であり、ガラス溶融炉等の設備を必要としないことから広く実施されている。 Two methods known as a reheat press method and a droplet forming method are known as methods for producing a glass molded body by pressure molding. The reheat press method is a method in which a glass preform (preliminary body) having a predetermined mass and shape prepared in advance is heated together with a mold and pressure-molded, and does not require equipment such as a glass melting furnace. It is widely implemented.
リヒートプレス法に用いるガラスプリフォームとしては、従来、研削・研磨等の機械加工によって製造されたもの(研磨プリフォーム)を用いることが多かったが、研磨プリフォームの作製には多大な労力と時間を要するという問題があった。そのため、下型の上に滴下した溶融ガラス滴を冷却固化してガラスゴブ(ガラス塊)を作製し、得られたガラスゴブを、リヒートプレス法のガラスプリフォーム(ゴブプリフォーム)として用いる方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As a glass preform used in the reheat press method, conventionally, a glass preform manufactured by machining such as grinding and polishing (polishing preform) has been used in many cases. There was a problem of requiring. Therefore, a method has been proposed in which a molten glass droplet dropped on the lower mold is cooled and solidified to produce a glass gob (glass lump), and the obtained glass gob is used as a glass preform (gob preform) for the reheat press method. (For example, refer to Patent Document 1).
一方、液滴成形法は、所定温度に加熱した下型に溶融ガラス滴を滴下させ、滴下した溶融ガラス滴を、該下型と上型とで加圧成形してガラス成形体を得る方法である(例えば、特許文献2参照)。この方法は、下型や上型等の加熱と冷却を繰り返す必要がなく溶融ガラス滴から直接ガラス成形体を製造することができるので、1回の成形に要する時間を非常に短くできることから注目されている方法である。 On the other hand, the droplet forming method is a method in which a molten glass droplet is dropped on a lower mold heated to a predetermined temperature, and the dropped molten glass droplet is pressure-formed with the lower mold and the upper mold to obtain a glass molded body. Yes (see, for example, Patent Document 2). This method is notable because it is possible to produce a glass molded body directly from molten glass droplets without the need to repeat heating and cooling of the lower mold and upper mold, etc., so that the time required for one molding can be greatly shortened. Is the way.
また、近年における各種光学装置等の小型化に伴い、小型のガラスゴブやガラス成形体の需要が高まっている。しかし、そのような小型のガラスゴブやガラス成形体の製造に十分対応できるだけの微小な溶融ガラス滴を、ガラス溶融槽に接続された滴下ノズルから直接滴下することはできなかった。そのため、微小化用の貫通孔を有する微小化部材に溶融ガラス滴を滴下し、当該溶融ガラス滴の一部を該微小化用の貫通孔を通過させて分離することで、溶融ガラス滴を微小化する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
特許文献3に記載の方法により溶融ガラス滴を微小化する場合、滴下ノズルから滴下してくる溶融ガラス滴のわずかな位置ばらつきによって、微小化された溶融ガラス滴の質量や、下型に滴下する際の位置がばらつくという問題があった。製造するガラスゴブやガラス成形体の品質を安定させるためには、このような微小化された溶融ガラス滴の質量ばらつきや位置ばらつきを抑えることが重要になる。 When the molten glass droplet is miniaturized by the method described in Patent Document 3, it is dropped on the mass of the miniaturized molten glass droplet or the lower mold due to slight positional variation of the molten glass droplet dropped from the dropping nozzle. There was a problem that the position of the case was scattered. In order to stabilize the quality of the glass gob and the glass molded body to be manufactured, it is important to suppress the mass variation and the position variation of such miniaturized molten glass droplets.
特許文献3には、微小化部材の貫通孔の内周面にテーパーを設け、テーパーの開き角を30°〜120°とすることで、微小化された溶融ガラス滴の質量ばらつきや位置ばらつきを減少させることができることが記載されている。 In Patent Document 3, a taper is provided on the inner peripheral surface of the through hole of the miniaturized member, and an opening angle of the taper is set to 30 ° to 120 °, thereby reducing mass variation and position variation of the miniaturized molten glass droplet. It is described that it can be reduced.
しかしながら、本発明者による検討の結果、微小化された溶融ガラス滴の質量ばらつきは、テーパーの開き角を30°〜90°とすることで減少させることができるのに対して、位置ばらつきは、テーパーの開き角を上記範囲で最適化するだけでは十分に減少させることができないことが分かった。そのため、上記方法によっては、微小化された溶融ガラス滴を下型に滴下する際の質量ばらつきと位置ばらつきの両方を同時に低減させることはできず、ガラスゴブやガラス成形体の製造において、十分に安定した品質を確保することができないという問題があった。 However, as a result of the study by the present inventors, the mass variation of the miniaturized molten glass droplet can be reduced by setting the opening angle of the taper to 30 ° to 90 °, whereas the positional variation is It has been found that it is not possible to sufficiently reduce the taper opening angle only by optimizing within the above range. Therefore, depending on the above method, it is not possible to simultaneously reduce both the mass variation and the positional variation when dropping a miniaturized molten glass droplet to the lower mold, and it is sufficiently stable in the production of glass gob and glass molded body. There was a problem that it was not possible to ensure the quality.
本発明は上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、微小化された溶融ガラス滴を下型に滴下する際の質量ばらつきと位置ばらつきの両方を同時に低減させ、製造するガラスゴブやガラス成形体の品質を十分に安定させることができる溶融ガラス滴の微小化方法を提供すること、並びに、かかる微小化方法によって微小化された溶融ガラス滴を用いたガラスゴブの製造方法及びガラス成形体の製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the technical problems as described above, and an object of the present invention is to simultaneously reduce both mass variation and position variation when a micronized molten glass droplet is dropped on a lower mold. And providing a method for miniaturizing molten glass droplets that can sufficiently stabilize the quality of the glass gob and the glass molded body to be produced, and a glass gob using the molten glass droplets miniaturized by the micronization method. It is providing the manufacturing method and the manufacturing method of a glass forming body.
上記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有するものである。 In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
(1)微小化用の貫通孔を有する微小化部材に溶融ガラス滴を滴下し、当該溶融ガラス滴の一部を該微小化用の貫通孔を通過させて分離する溶融ガラス滴の微小化方法において、
溶融ガラス滴を滴下する滴下ノズルと前記微小化部材の間に、位置矯正用の貫通孔を有する位置矯正部材を配置し、
前記滴下ノズルから滴下した溶融ガラス滴の全量を、前記位置矯正用の貫通孔の内周面と接触させながら該位置矯正用の貫通孔を通過させ、
前記位置矯正用の貫通孔を通過した溶融ガラス滴を前記微小化部材に滴下させることを特徴とする溶融ガラス滴の微小化方法。
(1) A method for miniaturizing a molten glass droplet, in which a molten glass droplet is dropped on a miniaturized member having a through hole for miniaturization, and a part of the molten glass droplet is separated by passing through the through hole for miniaturization. In
A position correcting member having a through hole for position correction is disposed between the dropping nozzle for dropping the molten glass droplet and the miniaturized member,
Passing the through hole for position correction while bringing the total amount of molten glass droplet dropped from the dropping nozzle into contact with the inner peripheral surface of the through hole for position correction;
A method for minimizing molten glass droplets, wherein the molten glass droplets that have passed through the through holes for position correction are dropped on the micronizing member.
(2)前記位置矯正用の貫通孔の内周面は、溶融ガラス滴が進入する入り口に向かって孔径が広がる第1のテーパー部を有し、
前記第1のテーパー部のうち、溶融ガラス滴が最初に接触する位置におけるテーパーの開き角が、10°〜45°の範囲であることを特徴とする(1)に記載の溶融ガラス滴の微小化方法。
(2) The inner peripheral surface of the through hole for position correction has a first taper portion in which the hole diameter increases toward the entrance through which the molten glass droplet enters,
Of the first tapered portion, the minute of the molten glass droplet according to the molten glass drop opening angle of taper in the first contact position, characterized in that it is in the range of 10 ° ~45 ° (1) Method.
(3)前記微小化用の貫通孔の内周面は、溶融ガラス滴が進入する入り口に向かって孔径が広がる第2のテーパー部を有し、
前記第2のテーパー部のうち、溶融ガラス滴が最初に接触する位置におけるテーパーの開き角が、30°〜90°の範囲であることを特徴とする(1)または(2)に記載の溶融ガラス滴の微小化方法。
(3) The inner peripheral surface of the through hole for miniaturization has a second tapered portion in which the hole diameter increases toward the entrance into which the molten glass droplet enters,
The melting point according to (1) or (2) , wherein an opening angle of the taper at a position where the molten glass droplet first contacts among the second tapered parts is in a range of 30 ° to 90 °. Glass droplet micronization method.
(4)下型に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
滴下した前記溶融ガラス滴を前記下型の上で冷却する工程と、を有するガラスゴブの製造方法において、
前記溶融ガラス滴は、(1)〜(3)のいずれか1項に記載の溶融ガラス滴の微小化方法によって微小化された溶融ガラス滴であることを特徴とするガラスゴブの製造方法。
(4) dropping molten glass droplets on the lower mold;
Cooling the dropped molten glass droplets on the lower mold, and a method for producing a glass gob,
The method for producing a glass gob, wherein the molten glass droplet is a molten glass droplet that has been miniaturized by the method for miniaturizing a molten glass droplet according to any one of (1) to (3) .
(5)下型に溶融ガラス滴を滴下する工程と、
滴下した前記溶融ガラス滴を、前記下型と上型とで加圧成形する工程と、を有するガラス成形体の製造方法において、
前記溶融ガラス滴は、(1)〜(3)のいずれか1項に記載の溶融ガラス滴の微小化方法によって微小化された溶融ガラス滴であることを特徴とするガラス成形体の製造方法。
(5) dropping molten glass droplets on the lower mold;
In the method for producing a glass molded body having the step of pressure-molding the dropped molten glass droplet with the lower mold and the upper mold,
The method for producing a glass molded body, wherein the molten glass droplet is a molten glass droplet miniaturized by the method for miniaturizing a molten glass droplet according to any one of (1) to (3) .
本発明の溶融ガラス滴の微小化方法によれば、滴下ノズルから滴下した溶融ガラス滴の全量、又は微小化部材によって微小化された溶融ガラス滴の全量を、位置矯正用の貫通孔の内周面と接触させながら該位置矯正用の貫通孔を通過させるため、微小化された溶融ガラス滴を下型に滴下する際の質量ばらつきと位置ばらつきの両方を同時に低減でき、製造するガラスゴブやガラス成形体の品質を十分に安定させることができる。 According to the method for miniaturizing molten glass droplets of the present invention, the total amount of molten glass droplets dripped from the dropping nozzle or the total amount of molten glass droplets miniaturized by the miniaturizing member is used as the inner periphery of the through hole for position correction. Because it passes through the position correction through-hole while being in contact with the surface, it is possible to simultaneously reduce both the mass variation and the position variation when dripping a miniaturized molten glass droplet onto the lower mold, and the glass gob and glass molding to be manufactured The body quality can be stabilized sufficiently.
以下、本発明の実施の形態について図1〜図7を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
(溶融ガラス滴の微小化方法とガラスゴブの製造方法)
先ず、本発明の溶融ガラス滴の微小化方法と、当該方法を用いたガラスゴブの製造方法について、図1〜図4を参照しながら説明する。
(Method for minimizing molten glass droplets and method for producing glass gob)
First, a method for miniaturizing molten glass droplets according to the present invention and a method for producing a glass gob using the method will be described with reference to FIGS.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態であるガラスゴブの製造方法を示すフローチャートである。また、図2は本実施形態に用いるガラスゴブの製造装置の模式図である。図2(a)は、滴下ノズル33から滴下した溶融ガラス滴34の全量を、位置矯正部材20の貫通孔21を通過させる工程(工程S103)における状態を示しており、図2(b)は、微小化部材10によって溶融ガラス滴を微小化し、微小化された溶融ガラス滴36を下型31に滴下する工程(工程S104)における状態を示している。
(First embodiment)
FIG. 1 is a flowchart showing a glass gob manufacturing method according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of a glass gob manufacturing apparatus used in the present embodiment. FIG. 2A shows a state in the step (step S103) of allowing the entire amount of the
図2(a)、(b)に示すように、溶融ガラス30を貯留する溶融槽32の下部に、溶融ガラス滴34を滴下するための滴下ノズル33が接続されている。滴下ノズル33の下方に、微小化用の貫通孔11を有する微小化部材10が配置され、更にその下方に、微小化部材10によって微小化された溶融ガラス滴36を受けるための下型31(受け型)が配置されている。また、滴下ノズル33と微小化部材10の間には、位置矯正用の貫通孔21を有する位置矯正部材20が配置されている。
As shown in FIGS. 2A and 2B, a dropping
以下、図1に示したフローチャートに従って、各工程を順に説明する。 Hereinafter, each process will be described in order according to the flowchart shown in FIG.
先ず、下型31を所定温度に加熱する(工程S101)。下型31の温度が低すぎると、ガラスゴブの下面(下型31との接触面)に大きなしわが発生しやすく、また、急速に冷却されることによってガラスゴブにワレやクラックが発生する場合がある。逆に、必要以上に温度を高くしすぎると、ガラスと下型31との間に融着が発生したり、下型31の寿命が短くなったりするおそれがある。実際には、ガラスの種類や、形状、大きさ、下型31の材質、大きさ等種々の条件によって適正な温度が異なるため、実験的に適正な温度を求めておくことが好ましい。通常は、ガラスのガラス転移温度をTgとしたとき、Tg−100℃からTg+100℃程度の温度に設定することが好ましい。
First, the
このため、下型31は、図示しない加熱手段によって所定温度に加熱できるように構成されている。加熱手段は、公知の加熱手段の中から適宜選択して用いることができる。例えば、下型31の内部に埋め込んで使用するカートリッジヒーターや、下型31の外側に接触させて使用するシート状のヒーター、赤外線加熱装置、高周波誘導加熱装置等を用いることができる。
For this reason, the lower mold |
下型31の材料は、溶融ガラスの受け型や成形金型の材料として公知の材料の中から、条件に応じて適宜選択して用いることができる。好ましく用いることができる材料として、例えば、各種耐熱合金(ステンレス等)、炭化タングステンを主成分とする超硬材料、各種セラミックス(炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等)、カーボンを含んだ複合材料等が挙げられる。
The material of the
また、下型31の更なる耐久性向上やガラスとの融着防止などのため、表面に被覆層を設けておくことも好ましい。被覆層の材料にも特に制限はなく、例えば、種々の金属(クロム、アルミニウム、チタン等)、窒化物(窒化クロム、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化硼素等)、酸化物(酸化クロム、酸化アルミニウム、酸化チタン等)等を用いることができる。被覆層の成膜方法にも制限はなく、公知の成膜方法の中から適宜選択して用いればよい。例えば、真空蒸着、スパッタ、CVD等が挙げられる。
It is also preferable to provide a coating layer on the surface in order to further improve the durability of the
次に、滴下ノズル33から溶融ガラス滴34を滴下する(工程S102)。溶融槽32は図示しないヒーターによって加熱され、内部に溶融ガラス30が貯留されている。その状態で、滴下ノズル33を所定温度に加熱すると、溶融ガラス30が自重によって滴下ノズル33の内部に設けられた流路を通過し、表面張力によって先端部に溜まる。一定質量の溶融ガラスが溜まると、滴下ノズル33の先端部から自然に分離し、一定質量の溶融ガラス滴34が下方に滴下する。
Next, the
滴下ノズル33から滴下する溶融ガラス滴34の質量は、滴下ノズル33の先端部の外径などによって調整可能であり、ガラスの種類等によるが、0.1gから2g程度の溶融ガラス滴34を滴下することができる。また、滴下ノズル33の内径、長さ、加熱温度などによって溶融ガラス滴34の滴下間隔を調整することができる。従って、これらの条件を適切に設定することで、所望の質量の溶融ガラス滴34を所望の間隔で滴下させることが可能である。
The mass of the
また、滴下ノズル33から滴下する溶融ガラス滴34の質量は、微小化後の溶融ガラス滴36の質量よりも大きいことが必要である。通常、微小化後の溶融ガラス滴36の質量に対する、微小化前の溶融ガラス滴34の質量の比が小さすぎると、微小化後の溶融ガラス滴36の質量ばらつきが大きくなる傾向がある。そのため、滴下ノズル33から滴下する溶融ガラス滴34の質量は、微小化後の溶融ガラス滴36の質量の2倍以上とすることが好ましい。
Moreover, the mass of the
使用できるガラスの種類に特に制限はなく、公知のガラスを用途に応じて選択して用いることができる。例えば、ホウケイ酸塩ガラス、ケイ酸塩ガラス、リン酸ガラス、ランタン系ガラス等の光学ガラスが挙げられる。 There is no restriction | limiting in particular in the kind of glass which can be used, A well-known glass can be selected and used according to a use. Examples thereof include optical glasses such as borosilicate glass, silicate glass, phosphate glass, and lanthanum glass.
次に、滴下ノズル33から滴下した溶融ガラス滴34の全量を、位置矯正部材20に設けられた位置矯正用の貫通孔21の内周面と接触させながら、位置矯正用の貫通孔21を通過させる(工程S103)。この工程によって、滴下ノズル33から滴下した溶融ガラス滴34の位置ばらつきが矯正され、微小化部材10への滴下位置が安定する。従って、微小化部材10によって微小化された溶融ガラス滴36が下型31に滴下する際の質量ばらつきと位置ばらつきの両方を同時に低減することができ、ガラスゴブの品質を十分に安定させることができる。
Next, the entire amount of the
溶融ガラス滴34の滴下位置を効果的に矯正するためには、溶融ガラス滴34が、位置矯正用の貫通孔21の内周面と接触しながら貫通孔21を通過することが必要である。溶融ガラス滴34を、位置矯正用の貫通孔21の内周面に確実に接触させる観点からは、位置矯正用の貫通孔21の内周面は、溶融ガラス滴34が進入する入り口に向かって孔径が広がるテーパー部(第1のテーパー部22)を有していることが好ましい。第1のテーパー部22のうち、溶融ガラス滴34が最初に接触する位置におけるテーパーの開き角αは10°〜45°の範囲が特に好ましい。当該位置におけるテーパーの開き角αが10°よりも小さいと、貫通孔21の孔径が小さい場合は溶融ガラス滴34が引っかかって通過しにくくなり、貫通孔21の孔径が大きい場合は溶融ガラス滴34が内周面と接触せずに通過してしまうことから、溶融ガラス滴34を内周面に確実に接触させながら通過させることが難しくなる。一方、当該位置におけるテーパーの開き角αが45°よりも大きいと、貫通孔21を通過する際に溶融ガラス滴34の落下速度が大きく減少してしまい、下方に配置された微小化部材10に滴下される際の落下速度が不足して微小化の妨げとなるおそれがある。
In order to effectively correct the dropping position of the
位置矯正部材20を配置する高さは、滴下ノズル33と微小化部材10の間であればよく、滴下ノズル33の近傍の高い位置に配置してもよいし、滴下ノズル33と間隔をあけて微小化部材10の近傍に配置してもよい。位置矯正部材20を滴下ノズル33の近傍に配置した場合、溶融ガラス滴34が位置矯正用の貫通孔21を通過した後、微小化部材10に到達するまでに相当の距離を落下することになるため、位置矯正用の貫通孔21を通過する際の落下速度の減少による影響が小さいという利点がある。また、位置矯正部材20を微小化部材10の近傍に配置した場合は、位置矯正部材20によって位置が矯正された溶融ガラス滴34が、直ちに微小化部材10に到達するため、外乱の影響等による落下中の位置変動を最小限に抑えることができるという利点がある。
The height at which the
位置矯正部材20の材質としては、各種の金属やセラミック等を使用することができるが、耐熱性が高く、酸化等によって位置矯正用の貫通孔21の内周面が劣化しにくいものが好ましい。
As the material of the
次に、微小化部材10によって溶融ガラス滴34を微小化し、微小化された溶融ガラス滴36を下型31に滴下する(工程S104)。位置矯正部材20を通過した溶融ガラス滴34が微小化部材10に滴下されると、その衝撃によって溶融ガラス滴34の一部が微小化用の貫通孔11を通過し、表面張力に打ち勝って分離することにより微小化される。この際、微小化部材10に残された余剰ガラス35は、そのまま冷却され固化する。
Next, the
上述のように、本実施形態においては、工程S103によって溶融ガラス滴34の滴下位置ばらつきが矯正されているため、微小化部材10によって微小化された溶融ガラス滴36が下型31に滴下する際の質量ばらつきと位置ばらつきの両方を同時に低減することができ、ガラスゴブの品質を十分に安定させることができる。
As described above, in this embodiment, since the dispersion position variation of the
図2に示す微小化部材10の微小化用の貫通孔11の内周面は、溶融ガラス滴34が進入する入り口に向かって孔径が広がるテーパー部(第2のテーパー部12)と、略一定の径を有するストレート部13とを有している。このように、微小化用の貫通孔11の内周面にテーパー部を設けることで、微小化後の溶融ガラス滴36の質量ばらつきを低減させることができる。質量ばらつきを低減させる観点からは、第2のテーパー部12のうち、溶融ガラス滴34が最初に接触する位置におけるテーパーの開き角βが30°〜90°の範囲であることが好ましく、テーパーの開き角βが30°〜60°の範囲であることがより好ましい。
The inner peripheral surface of the through
微小化後の溶融ガラス滴36の大きさ(質量)は、種々のパラメータの影響を受ける。例えば、溶融ガラスの粘度、表面張力、比重、微小化部材10に滴下する際の溶融ガラス滴34の温度や速度、ストレート部13の孔径、ストレート部13の長さ、第2のテーパー部12のテーパーの開き角β、貫通孔11の内周面の平滑度、微小化部材10の熱容量や材質等が挙げられる。そのため、これらのパラメータを適宜調整することによって微小化後の溶融ガラス滴36の大きさを調整することが可能である。
The size (mass) of the
例えば、ストレート部13の孔径を大きくすると、得られる溶融ガラス滴36は大きくなり、ストレート部13の孔径を小さくすると、得られる溶融ガラス滴36は小さくなる。従って、ストレート部13の孔径を適宜選択することにより、微小化後の溶融ガラス滴36の大きさを調整することができる。
For example, when the hole diameter of the
微小化された溶融ガラス滴36の大きさ(質量)は、微小化部材10に滴下する際の溶融ガラス滴34の温度によっても変化する。溶融ガラス滴34の温度を上げると粘度が下がるため、微小化された溶融ガラス滴36の質量は大きくなる。反対に溶融ガラス滴34の温度を下げると粘度が上がるため、微小化された溶融ガラス滴36の質量は小さくなる。また、溶融ガラス滴34の温度が低すぎると、粘度が高くなりすぎ、溶融ガラス滴34を微小化することが困難になる場合がある。逆に、溶融ガラス滴34の温度が高すぎると、滴下の過程で泡や脈理が発生し、ガラスゴブの内部品質に問題が出てくる場合がある。そのため、これらの問題を考慮した上で、適切な温度条件を設定することが好ましい。
The size (mass) of the miniaturized
また、滴下ノズル33と微小化部材10との距離によって、溶融ガラス滴34が微小化部材10に滴下する際の衝撃力が変化し、微小化された溶融ガラス滴36の大きさが変化する。距離が長い場合には得られる溶融ガラス滴36の質量は大きくなり、距離が短い場合には得られる溶融ガラス滴36の質量は小さくなる。滴下ノズル33の先端と微小化部材10との距離は、一般には100mm〜3000mmの範囲が好ましく、200mm〜2000mmの範囲がより好ましい。
Further, the impact force when the
なお、微小化された溶融ガラス滴36の位置ばらつきを低減させる観点から、ストレート部13の孔径は一定であることが好ましいが、必ずしも厳密に一定である必要はなく、加工ばらつきなどに起因する孔径のばらつきや若干のテーパーについては許容される。ストレート部13の長さは、0.5mm〜15mmが好ましく、1mm〜10mmが更に好ましい。
In addition, from the viewpoint of reducing the positional variation of the miniaturized
また、貫通孔11の、中心軸に垂直な断面形状は必ずしも円形である必要はないが、位置ばらつきを更に低減させるためには、断面が円形であることが好ましい。
Moreover, the cross-sectional shape perpendicular to the central axis of the through-
微小化部材10の材質としては、各種の金属やセラミック等を使用することができるが、耐熱性が高く、酸化等によって貫通孔11の内周面が劣化しにくいものが好ましい。また、溶融ガラス滴34との接触などによって微小化部材10の温度が変化すると、ストレート部13の孔径などが変化し、それによって微小化された溶融ガラス滴36の質量が変化してしまう。そのため、微小化部材10の材質は、線膨張係数が小さいことが好ましい。中でも、フェライト系ステンレス、タングステン合金など、熱膨張係数が13×10−6/℃以下の材料を用いることが特に好ましい。
As the material of the
次に、下型31の上で溶融ガラス滴36を冷却・固化する(工程S105)。下型31に滴下された溶融ガラス滴36は、下型31の上で所定時間放置される間に、下型31との接触面や、周囲への放熱等によって冷却・固化し、ガラスゴブとなる。
Next, the
次に、固化したガラスゴブを回収し(工程S106)、微小化部材10に残された余剰ガラス35を廃棄して(工程S107)、ガラスゴブの製造が完成する。余剰ガラス35の廃棄は、例えば、エアーで吹き飛ばす、微小化部材10を上下反転して落下させる、吸着して回収する、挟み取る等の方法の中から適宜選択して行えばよい。
Next, the solidified glass gob is collected (step S106), and the
その後、更に引き続いてガラスゴブの製造を行う場合は、工程S102〜工程S107を繰り返せばよい。 Thereafter, when the glass gob is further manufactured, the steps S102 to S107 may be repeated.
なお、本実施形態の製造方法により製造されたガラスゴブは、リヒートプレス法による各種精密光学素子の製造に用いるガラスプリフォーム(ゴブプリフォーム)などとして使用することができる。 In addition, the glass gob manufactured by the manufacturing method of this embodiment can be used as a glass preform (gob preform) used for manufacturing various precision optical elements by a reheat press method.
(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態であるガラスゴブの製造方法を示すフローチャートである。また、図4は本実施形態に用いるガラスゴブの製造装置の模式図である。図4(a)は、微小化部材10によって溶融ガラス滴34を微小化する工程(工程S203)における状態を示しており、図4(b)は、微小化された溶融ガラス滴36の全量を、位置矯正部材20の貫通孔21を通過させる工程(工程S204)における状態を示している。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a flowchart showing a glass gob manufacturing method according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic view of a glass gob manufacturing apparatus used in this embodiment. FIG. 4A shows a state in the step of miniaturizing the
図4(a)、(b)に示すように、溶融ガラス30を貯留する溶融槽32の下部に、滴下ノズル33が接続され、滴下ノズル33の下方に、微小化用の貫通孔11を有する微小化部材10と下型31(受け型)とが配置されている。また、位置矯正用の貫通孔21を有する位置矯正部材20は、第1の実施形態の場合と異なり、微小化部材10と下型31の間に配置されている。
As shown in FIGS. 4A and 4B, a dropping
以下、図3に示したフローチャートに従って、各工程を順に説明する。なお、上述の第1の実施形態と同様の工程については、詳しい説明を省略する。 Hereinafter, each step will be described in order according to the flowchart shown in FIG. Detailed description of the same steps as those in the first embodiment described above will be omitted.
先ず、下型31を所定温度に加熱し(工程S201)、滴下ノズル33から溶融ガラス滴34を滴下する(工程S202)。工程S201及び工程S202の詳細については、上述の第1の実施形態の場合の工程S101及び工程S102と同様である。
First, the
次に、微小化部材10によって溶融ガラス滴34を微小化する(工程S203)。滴下ノズル33から微小化部材10に溶融ガラス滴34が滴下されると、その衝撃によって溶融ガラス滴34の一部が微小化用の貫通孔11を通過し、表面張力に打ち勝って分離することにより微小化される。この際、微小化部材10に残された余剰ガラス35は、そのまま冷却され固化する。
Next, the
本実施形態においては、微小化部材10に滴下される溶融ガラス滴34は、位置矯正部材20による滴下位置の矯正がされていないため、微小化された溶融ガラス滴36には、ある程度の位置ばらつきが存在している。この位置ばらつきは、次の工程S204によって低減される。
In the present embodiment, since the
図4に示す微小化部材10の微小化用の貫通孔11の内周面は、第1の実施形態の場合と同様に、溶融ガラス滴34が進入する入り口に向かって孔径が広がるテーパー部(第2のテーパー部12)と、略一定の径を有するストレート部13とを有している。質量ばらつきを低減させる観点からは、第2のテーパー部12のうち、溶融ガラス滴34が最初に接触する位置におけるテーパーの開き角βが30°〜90°の範囲であることが好ましく、テーパーの開き角βが30°〜60°の範囲であることがより好ましい。
As in the case of the first embodiment, the inner peripheral surface of the through
微小化部材10の形状や材質、微小化の際の条件等については、第1の実施形態における工程S104の場合と同様である。
The shape and material of the
次に、微小化された溶融ガラス滴36の全量を、位置矯正部材20に設けられた位置矯正用の貫通孔21の内周面と接触させながら、位置矯正用の貫通孔21を通過させ、下型31に滴下する(工程S204)。微小化部材10によって微小化された溶融ガラス滴36は、この工程S204によって滴下位置ばらつきが矯正されて下型31に滴下するため、溶融ガラス滴36の質量ばらつきと位置ばらつきの両方を同時に低減することができ、ガラスゴブの品質を十分に安定させることができる。
Next, the entire amount of the
次に、下型31の上で溶融ガラス滴36を冷却・固化する(工程S205)。その後、固化したガラスゴブを回収し(工程S206)、微小化部材10に残された余剰ガラス35を廃棄して(工程S207)、ガラスゴブの製造が完成する。工程S205〜工程S207の詳細については、第1の実施形態の工程S105〜工程S107と同様である。
Next, the
なお、滴下ノズル33と微小化部材10の間、及び、微小化部材10と下型31の間の両方に位置矯正部材20を配置し、第1の実施形態と、第2の実施形態とを組み合わせて実施することもできる。この場合、滴下ノズル33から滴下した溶融ガラス滴34は、1つ目の位置矯正部材20の貫通孔21を通過した後、微小化部材10によって微小化され、微小化された溶融ガラス滴36が2つ目の位置矯正部材20の貫通孔21を通過して、下型31に滴下される。このように、第1の実施形態と、第2の実施形態とを組み合わせることにより、微小化された溶融ガラス滴36の質量ばらつきと位置ばらつきの両方をより低減することができる。
(ガラス成形体の製造方法)
次に、本発明のガラス成形体の製造方法について図5〜図8を参照しながら説明する。本発明のガラス成形体の製造方法は、上述の溶融ガラス滴の微小化方法によって微小化した溶融ガラス滴を下型31に滴下し、下型31と上型38とで加圧成形してガラス成形体を製造する方法である。溶融ガラス滴の微小化は、上述の第1の実施形態のように、位置矯正部材20による位置矯正の後、微小化部材10によって微小化する方法でもよいし、第2の実施形態のように、微小化部材10による微小化の後、位置矯正部材20によって滴下位置を矯正する方法でもよい。以下、位置矯正部材20による位置矯正の後に、微小化部材10によって微小化する方法を用いる場合を例に挙げて説明する。
In addition, the
(Manufacturing method of glass molding)
Next, the manufacturing method of the glass forming body of this invention is demonstrated, referring FIGS. In the method for producing a glass molded body of the present invention, molten glass droplets miniaturized by the above-described method for minimizing molten glass droplets are dropped on the
(第3の実施形態)
図5は、本発明の第3の実施形態であるガラス成形体の製造方法を示すフローチャートである。また、図6〜図8は本実施形態に用いるガラス成形体の製造装置の模式図である。図6は、溶融ガラス滴34の全量を、位置矯正部材20の貫通孔21を通過させる工程(工程S304)における状態を示している。また、図7は、微小化部材10によって溶融ガラス滴34を微小化し、微小化された溶融ガラス滴36を下型31に滴下する工程(工程S305)における状態を示しており、図8は、下型31と上型38とで溶融ガラス滴36を加圧成形する工程(工程S307)における状態を示している。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a flowchart showing a glass molded body manufacturing method according to the third embodiment of the present invention. Moreover, FIGS. 6-8 is a schematic diagram of the manufacturing apparatus of the glass forming body used for this embodiment. FIG. 6 shows a state in the step of passing the entire amount of the
図6〜図8に示すガラス成形体の製造装置は、図2に示したガラスゴブの製造装置の構成に加えて、下型31と共に溶融ガラス滴36を加圧成形するための上型38を有している。上型38は、下型31と同様に、図示しない加熱手段によって所定温度に加熱できるように構成されている。下型31と上型38とをそれぞれ独立して温度制御することができる構成であることが好ましい。また、上型38の材料は、下型31の場合と同様の材料の中から適宜選択することができる。下型31と上型38の材料は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
The glass molded body manufacturing apparatus shown in FIGS. 6 to 8 has an
また、下型31は、図示しない駆動手段により、微小化部材10の下方で溶融ガラス滴36を受けるための位置(滴下位置P1)と、上型38と対向して加圧成形を行うための位置(加圧位置P2)との間で移動可能に構成されている。また上型38は、図示しない駆動手段により、溶融ガラス滴36を加圧する方向(図の上下方向)に移動可能に構成されている。
Further, the
以下、図5に示したフローチャートに従って、各工程を順に説明する。なお、上述のガラスゴブの製造方法の場合と同様の工程については、詳しい説明を省略する。 Hereinafter, each process will be described in order according to the flowchart shown in FIG. In addition, detailed description is abbreviate | omitted about the process similar to the case of the manufacturing method of the above-mentioned glass gob.
先ず、下型31及び上型38を所定温度に加熱する(工程S301)。所定温度とは、上述の第1の実施形態における工程S101の場合と同様であり、加圧成形によってガラス成形体に良好な転写面を形成できる温度を適宜選択すればよい。下型31と上型38の加熱温度は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
First, the
次に、下型31を滴下位置P1に移動した後(工程S302)、滴下ノズル33から溶融ガラス滴34を滴下する(工程S303)。そして、滴下した溶融ガラス滴34の全量を、位置矯正部材20に設けられた位置矯正用の貫通孔21の内周面と接触させながら、位置矯正用の貫通孔21を通過させ(工程S304)、微小化部材10によって溶融ガラス滴34を微小化し、微小化された溶融ガラス滴36を下型31に滴下する(工程S305)。工程S303〜工程S305の詳細については、上述の第1の実施形態の場合の工程S102〜工程S104と同様である。
Next, after the
本実施形態においては、滴下ノズル33から滴下した溶融ガラス滴34の位置ばらつきが、工程S304によって矯正され、微小化部材10への滴下位置が安定化する。そのため、微小化部材10によって微小化された溶融ガラス滴36が下型31に滴下する際の質量ばらつきと位置ばらつきの両方を低減することができ、ガラス成形体の品質を十分に安定させることができる。
In the present embodiment, the positional variation of the
次に、下型31を加圧位置P2に移動し(工程S306)、上型38を下方に移動して、下型31と上型38とで溶融ガラス滴36を加圧成形する(工程S307)。
Next, the
下型31に滴下された溶融ガラス滴36は、加圧成形される間に下型31や上型38との接触面からの放熱によって冷却し、固化する。固化して得られたガラス成形体37が、下型31や上型38による転写面の形状が崩れない温度にまで冷却された後、加圧を解除する。ガラスの種類や、ガラス成形体37の大きさや形状、必要な精度等によるが、通常はガラスのTg近傍の温度まで冷却されていればよい。
The
加圧成形の際に負荷する荷重は、常に一定であってもよいし、時間的に変化させてもよい。負荷する荷重の大きさは、製造するガラス成形体37のサイズ等に応じて適宜設定すればよい。また、上型38を上下移動させる駆動手段に特に制限はなく、エアシリンダ、油圧シリンダ、サーボモータを用いた電動シリンダ等の公知の駆動手段を適宜選択して用いることができる。
The load applied at the time of pressure molding may always be constant, or may be changed with time. What is necessary is just to set suitably the magnitude | size of the load to load according to the size etc. of the
次に、上型38を退避させてガラス成形体37を回収し(工程S308)、微小化部材10に残された余剰ガラス35を廃棄して(工程S309)、ガラス成形体の製造が完成する。その後、引き続いてガラス成形体の製造を行う場合は、下型31を再び滴下位置P1に移動し(工程S302)、工程S302〜工程S309を繰り返せばよい。
Next, the
なお、本発明のガラス成形体の製造方法は、ここで説明した以外の別の工程を含んでいてもよい。例えば、ガラス成形体を回収する前にガラス成形体の形状を検査する工程や、ガラス成形体を回収した後に下型31や上型38をクリーニングする工程等を設けてもよい。
In addition, the manufacturing method of the glass forming body of this invention may include another process other than having demonstrated here. For example, a step of inspecting the shape of the glass molded body before collecting the glass molded body, a step of cleaning the
本実施形態の製造方法により製造されたガラス成形体は、デジタルカメラ等の撮像レンズ、DVD等の光ピックアップレンズ、光通信用のカップリングレンズ等の各種光学素子として用いることができる。また、リヒートプレス法により光学素子を製造するためのガラスプリフォームとして用いることもできる。 The glass molded body manufactured by the manufacturing method of this embodiment can be used as various optical elements such as an imaging lens such as a digital camera, an optical pickup lens such as a DVD, and a coupling lens for optical communication. Moreover, it can also be used as a glass preform for producing an optical element by a reheat press method.
(実施例1〜5)
図1、図2に示した第1の実施形態の方法により、滴下ノズル33から滴下した溶融ガラス滴34を微小化し、ガラスゴブを作製した。
(Examples 1-5)
By the method of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the
位置矯正部材20の第1のテーパー部22のテーパーの開き角αと、微小化部材10の第2のテーパー部12のテーパーの開き角βは、表1に示す5通りの組み合わせ(実施例1〜5)を用いた。位置矯正用の貫通孔21の孔径(最小値)はφ8mm、貫通孔21の長さは20mmとした。また、微小化用の貫通孔11のストレート部13の孔径はφ2mm、第2のテーパー部12の長さは10mm、ストレート部13の長さは5mmとした。
The taper opening angle α of the
ガラス材料として、Tgが530℃のリン酸系ガラスを用い、外径がφ6mmの白金製の滴下ノズル33から溶融ガラス滴34を滴下した。滴下ノズル33から滴下する溶融ガラス滴34の質量は、250mgであった。
As the glass material, phosphoric acid glass having a Tg of 530 ° C. was used, and
図1に示したフローチャートに従って、微小化された溶融ガラス滴36が下型31に滴下する際の位置ばらつき(標準偏差)を測定しながら、各条件100個ずつのガラスゴブを作製した。位置ばらつきは、2組のレーザーセンサー(株式会社キーエンス製:LV−H300)を、重力に垂直な平面上に直交配置して測定した滴下位置を基に計算した。また、得られたガラスゴブの質量を電子天秤で測定し、質量ばらつき(標準偏差)を求めた。結果を表1に併せて示す。なお、得られたガラスゴブの質量の平均値は、80mgであった。
According to the flowchart shown in FIG. 1, while measuring the positional variation (standard deviation) when the miniaturized
(実施例6〜10)
図3、図4に示した第2の実施形態の方法により、滴下ノズル33から滴下した溶融ガラス滴34を微小化し、ガラスゴブを作製した。
(Examples 6 to 10)
By the method of the second embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the
位置矯正部材20の第1のテーパー部22のテーパーの開き角αと、微小化部材10の第2のテーパー部12のテーパーの開き角βは、表1に示す5通りの組み合わせ(実施例6〜10)を用いた。位置矯正用の貫通孔21の孔径(最小値)はφ2mm、貫通孔21の長さは5mmとした。また、微小化用の貫通孔11のストレート部13の孔径はφ2mm、第2のテーパー部12の長さは10mm、ストレート部13の長さは5mmとした。
The taper opening angle α of the
実施例1〜5と同様に、位置ばらつきを測定しながら各条件100個ずつのガラスゴブを作製し、得られたガラスゴブの質量ばらつきを求めた。結果を表1に併せて示す。
(比較例1〜3)
実施例と異なり、位置矯正部材20を用いず、滴下ノズル33から滴下した溶融ガラス滴34を微小化部材10で微小化し、そのまま下型31に滴下した。
In the same manner as in Examples 1 to 5, 100 glass gobs were produced for each condition while measuring the positional variation, and the mass variation of the obtained glass gob was determined. The results are also shown in Table 1.
(Comparative Examples 1-3)
Unlike the example, the
微小化部材10は、実施例1〜10と同じもの(3種類)を用いた。実施例1〜10と同様に、位置ばらつきを測定しながら各条件100個ずつのガラスゴブを作製し、得られたガラスゴブの質量ばらつきを求めた。結果を表1に併せて示す。
The same
表1に示したように、第1の実施形態の方法を用いた実施例1〜5、及び、第2の実施形態の方法を用いた実施例6〜10の場合は、いずれも、微小化した溶融ガラス滴36の質量ばらつきと位置ばらつきの両方を同時に低減させることができることが確認された。これに対して、位置矯正部材20を用いなかった比較例1〜3の場合は、実施例1〜10に比べて位置ばらつきが非常に大きいことが確認された。
As shown in Table 1, each of Examples 1 to 5 using the method of the first embodiment and Examples 6 to 10 using the method of the second embodiment are miniaturized. It was confirmed that both the mass variation and the positional variation of the
10 微小化部材
11 (微小化用の)貫通孔
12 第2のテーパー部
13 ストレート部
20 位置矯正部材
21 (位置矯正用の)貫通孔
22 第1のテーパー部
30 溶融ガラス
31 下型
32 溶融槽
33 滴下ノズル
34、36 溶融ガラス滴
35 余剰ガラス
37 ガラス成形体
38 上型
P1 滴下位置
P2 加圧位置
α、β テーパーの開き角
DESCRIPTION OF
Claims (5)
溶融ガラス滴を滴下する滴下ノズルと前記微小化部材の間に、位置矯正用の貫通孔を有する位置矯正部材を配置し、
前記滴下ノズルから滴下した溶融ガラス滴の全量を、前記位置矯正用の貫通孔の内周面と接触させながら該位置矯正用の貫通孔を通過させ、
前記位置矯正用の貫通孔を通過した溶融ガラス滴を前記微小化部材に滴下させることを特徴とする溶融ガラス滴の微小化方法。 In the method for minimizing molten glass droplets, a molten glass droplet is dropped on a miniaturized member having a through hole for miniaturization, and a part of the molten glass droplet is separated by passing through the through hole for miniaturization.
A position correcting member having a through hole for position correction is disposed between the dropping nozzle for dropping the molten glass droplet and the miniaturized member,
Passing the through hole for position correction while bringing the total amount of molten glass droplet dropped from the dropping nozzle into contact with the inner peripheral surface of the through hole for position correction;
A method for minimizing molten glass droplets, wherein the molten glass droplets that have passed through the through holes for position correction are dropped on the micronizing member.
前記第1のテーパー部のうち、溶融ガラス滴が最初に接触する位置におけるテーパーの開き角が、10°〜45°の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の溶融ガラス滴の微小化方法。 The inner peripheral surface of the through hole for position correction has a first taper portion in which the hole diameter widens toward the entrance into which the molten glass droplet enters,
The first of the tapered portion, the minute of the molten glass drop according to claim 1, molten glass droplets opening angle of taper in the first contact position, characterized in that it is in the range of 10 ° to 45 ° Method.
前記第2のテーパー部のうち、溶融ガラス滴が最初に接触する位置におけるテーパーの開き角が、30°〜90°の範囲であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の溶融ガラス滴の微小化方法。 The inner peripheral surface of the through hole for miniaturization has a second taper portion in which the hole diameter widens toward the entrance into which the molten glass droplet enters,
3. The melting according to claim 1 , wherein an opening angle of the taper at a position where the molten glass droplet first contacts among the second tapered portions is in a range of 30 ° to 90 °. Glass droplet micronization method.
滴下した前記溶融ガラス滴を前記下型の上で冷却する工程と、を有するガラスゴブの製造方法において、
前記溶融ガラス滴は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の溶融ガラス滴の微小化方法によって微小化された溶融ガラス滴であることを特徴とするガラスゴブの製造方法。 Dropping molten glass droplets on the lower mold; and
Cooling the dropped molten glass droplets on the lower mold, and a method for producing a glass gob,
The method for producing a glass gob, wherein the molten glass droplet is a molten glass droplet miniaturized by the method for miniaturizing a molten glass droplet according to any one of claims 1 to 3 .
滴下した前記溶融ガラス滴を、前記下型と上型とで加圧成形する工程と、を有するガラス成形体の製造方法において、
前記溶融ガラス滴は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の溶融ガラス滴の微小化方法によって微小化された溶融ガラス滴であることを特徴とするガラス成形体の製造方法。 Dropping molten glass droplets on the lower mold; and
In the method for producing a glass molded body having the step of pressure-molding the dropped molten glass droplet with the lower mold and the upper mold,
The method for producing a glass molded body, wherein the molten glass droplet is a molten glass droplet miniaturized by the method for miniaturizing a molten glass droplet according to any one of claims 1 to 3 .
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