专利名称：玻璃块的制法和成形装置、其成形品及光学元件的制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及由熔融玻璃制造出适于作压力成形用坯料的玻璃块的方法和装置，以及以该玻璃块作为压力成形用坯料、将该坯料加热并进行压力成形而制造玻璃成形制品的方法，对所说玻璃成形制品实施研磨、磨削加工而制造光学元件的方法。
作为取既定量的熔融玻璃、使之产生塑性变形成形为玻璃块而作为玻璃坯料的方法，可以不必对熔化的玻璃进行一时的冷却地进行玻璃坯料的制作，因而具有很好的生产率。其一个例子是使用特开平8-81228号公报所公开的装置的玻璃块成形方法。该装置是一种以多个受料模依次承接连续流出的熔融玻璃、使熔融玻璃尚在可变形的温度范围内时在受料模中成形为玻璃块的装置。该装置中，多个受料模设置在回转台上，通过该回转台的间歇回转，使熔融玻璃成形为一个个玻璃块。
(1) 由于熔融玻璃是从流出喷嘴连续流出的，因此，若受料模的更替占用较多时间，则熔融玻璃向受料模的供给(以下称作浇铸)不能够良好地进行。因此，回转台进行一次间歇回转所需要的时间(以下称作移送时间)受到限制。
(2) 回转台间歇回转时被浇铸的玻璃要承受加速度。该加速度会使玻璃受到力的作用，导致玻璃变形。若变形量较小，则在回转台停止时玻璃能够复原为块状。但是，若变形量大，则复原时会产生折皱。该折皱将残留在成形的玻璃块上、进而残留在压力成形用的玻璃坯料上，成为压力成形制品的缺陷。承受的加速度越大、玻璃的重量越重，上述玻璃的变形就越大。
(3) 上述玻璃块成形方法中，受料模是回转着使用的，因此，自进行浇铸的位置到玻璃块被取出(以下称作取出)的位置为止的回转角度存在上限。而且对上述移送时间也有限制，因此，回转台回转一周所要进行的间歇动作次数(称作工步)一旦确定，自浇铸到取出所需要的时间也确定。但是，若该时间过短，则要在玻璃块未充分冷却的状态，即尚能够产生塑性变形的状态下取出。这样一来，在取出时和取出后的输送过程中，会出现玻璃块变形、玻璃块之间粘连等现象，从而产生不合格品。
如上所述，作为由多个受料模承接连续流出的熔融玻璃、在熔融玻璃尚在可变形的温度范围内时在受料模中成形为玻璃块的方法，存在着上述技术背景和问题。因此，虽然在以较缓慢的速度生产较小的玻璃块时不会出现问题，但在生产体积较大的玻璃块以及虽然玻璃块较小但以高速(更高的生产率)进行生产的场合，要制造出合格品是困难的。
为此，本发明的目的是，提供一种即使在生产体积较大的玻璃块的场合以及虽然是较小的玻璃块但以高速(更高的生产率)进行生产的场合，也能够以较高的生产率由熔融玻璃制造出不存在外观缺陷的玻璃块、即合格品的方法以及玻璃块成形装置。
此外，本发明的目的是，提供一种使用上述玻璃块作为压力成形用坯料而制造例如象透镜之类光学元件等的压力加工成形制品，或者实施磨削、研磨加工而制造作为光学元件的压力成形制品的压力成形制品制造方法。
此外，本发明的目的是，提供一种对以上述方法获得的玻璃成形制品实施磨削、研磨而制作光学元件的方法。
旨在实现上述任务的本发明如下所述。
一种使熔融玻璃块在进行间歇周向回转的玻璃块成形部成形、冷却而成为玻璃块的、由熔融玻璃块制造玻璃块的玻璃块制造方法，其特征是，所说玻璃块成形部的一次间歇周向回转的时间在0.1秒以上、0.25秒以下，所说玻璃块成形部的一次间歇周向回转的距离为0.8～7cm。
一种使熔融玻璃块在进行间歇周向回转的玻璃块成形部成形、冷却而成为玻璃块的、由熔融玻璃块制造玻璃块的玻璃块制造方法，其特征是，所说周向回转的半径为20～40cm，所说玻璃块成形部的数量为36～144个。
一种使熔融玻璃块在进行间歇周向回转的玻璃块成形部成形、冷却而成为玻璃块的、由熔融玻璃块制造玻璃块的玻璃块制造方法，其特征是，使用的是多个玻璃块成形部在圆周上等间隔设置的、所说多个玻璃块成形部可在所说圆周上间歇周向回转的装置，该装置中，在上表面的多处具有承接熔融玻璃以成形出玻璃块的玻璃块成形部的玻璃块成形模这样进行排列，即，使得玻璃块成形部在所说圆周上等间隔排列。
一种玻璃块成形装置，具有围绕旋转轴间歇回转的回转台以及设在所说回转台上的玻璃块成形模，用来由连续流出的熔融玻璃成形出玻璃块，其特征是，所说玻璃块成形模在其上表面的多处具有承接熔融玻璃以成形出玻璃块的玻璃块成形部，并且，所说玻璃块成形模这样设置在回转台上，即，使得所说玻璃块成形部在以回转台的旋转轴为中心的圆周上等间隔排列。
如技术方案4所说的玻璃块成形装置，其中所说圆周的半径为20～40cm，并且所说玻璃块成形部的数量为36～144。
一种压力成形用坯料的制造方法，其特征是，对以技术方案1～3之一的技术方案所说的方法制造的玻璃块进行滚磨加工。
一种玻璃成形制品的制造方法，其特征是，对以技术方案6所说的方法制造的压力成形用坯料进行加热、压力成形而得到玻璃成形制品。
一种光学元件的制造方法，其特征是，对技术方案7所说的方法制造的玻璃成形制品实施磨削、研磨加工而得到光学元件。
上述本发明，最好是如下的形式。
(1) 在上述技术方案1～3的制造方法中，所说熔融玻璃块是通过在连续流出熔融玻璃的流出口的下方被依次移送的玻璃块成形部承接流下来的熔融玻璃而形成，每经过所说一次间歇回转的时间，形成一个熔融玻璃块。
(2) 在上述技术方案1和2的制造方法中，使用多个玻璃块成形部在圆周上等间隔设置的、所说多个玻璃块成形部可在所说圆周上进行间歇周向回转的装置。
(3) 也可以将上述技术方案1和2、技术方案2和3、技术方案1和3、以及技术方案1～3的制造方法分别进行组合。
如上所述，根据本发明，可提供一种用来由熔融玻璃以良好的生产率制造出无不良外观的玻璃块的玻璃块制造方法以及玻璃块成形装置。
而且，可提供一种使用上述玻璃块作为压力成形用坯料的、制造可制造成例如象透镜之类光学部件等的压力成形制品的玻璃成形制品制造方法，以及对该玻璃成形制品实施磨削、研磨加工而得到的作为最终成品的光学部件。
图2是本发明的玻璃块成形装置的概略俯视图。
图3是本发明的玻璃块成形装置所使用的玻璃块成形模的剖视图。
发明的实施形式下面，对发明的实施形式进行说明。
本发明是由熔融玻璃块制造出玻璃块的方法。更具体地说，是使熔融玻璃块在进行间歇周向回转的玻璃块成形部成形、冷却而成为玻璃块的方法。并且，作为本发明的制造方法的第1形式，其特征是，所说玻璃块成形部的一次间歇周向回转的时间在0.1秒以上、0.25秒以下，并且，玻璃块成形部的一次间歇周向回转的距离为0.8～7cm。
作为玻璃块的制造方法，如上所述，熔融玻璃从流出喷嘴连续流出，以受料模浇铸成为既定量的熔融玻璃块。受料模进行间歇周向回转，而如果以下一个受料模更替已承接熔融玻璃块的受料模的时间过长，熔融玻璃将从流出喷嘴下落到受料模以外的地方(受料模与受料模之间)。熔融玻璃的流动性因玻璃的种类和温度的不同而异，可在一定程度上进行调整，而在实用上，熔融玻璃的粘度在30～2泊的范围内。为了使该范围内粘度的熔融玻璃能够在不发生如上所述浇铸不良现象的情况下连续(断续)在受料模内进行浇铸，将玻璃块成形部(受料模)进行一次间歇回转所需要的时间(移送时间)设为0.25秒以下。此外，玻璃块成形部(受料模)进行一次间歇回转所需要的时间(移送时间)越短，越不容易出现浇铸不良，但如上所述在间歇回转时已浇铸的玻璃将承受加速度。因此，移送时间越短，玻璃所承受的加速度越大，玻璃的变形量越大，从而在停止回转时不能够完全复原而产生折皱。为此，将玻璃块成形部(受料模)的一次间歇回转的时间设为0.1秒以上。玻璃块成形部(受料模)的一次间歇回转的时间以0.15～0.2秒为宜。
此外，玻璃块成形部的一次间歇周向回转的距离为0.8～7cm。间歇周向回转的距离越小，间歇回转时施加在被浇铸的玻璃上的加速度越小。而且，一次间歇周向回转的距离不能小于玻璃块的大小。从这一观点出发，玻璃块成形部的一次间歇周向回转的距离为0.8cm。此外，间歇周向回转的距离越长，间歇回转时施加在被浇铸玻璃上的加速度也相应地越大。此外，玻璃块的大小越大，变形也将越大。以由流出的熔融玻璃连续地制造出玻璃块的方法制造的玻璃块的大小的上限在15cm左右，因此，从即使是这种程度大小的玻璃块也不使其发生不能复原的变形的观点出发，玻璃块成形部的一次间歇周向回转的距离为应为7cm。玻璃块成形部的一次间歇回转的距离最好是在1～4cm的范围内。
此外，作为本发明的制造方法的第2形式，其特征是，玻璃块成形部的周向回转半径为20～40cm，所说玻璃块成形部的数量为36～144个。
若所说半径较小，则由于受玻璃块成形部等的机械尺寸的限制，玻璃块成形部的相互靠近也受到制约。因此，所说半径以20cm以上为宜。另一方面，若所说半径过大，会导致回转台挠曲、重量变得过大、安装有玻璃块成形模的回转台的惯性矩变大、回转台驱动系的负荷过重、难以使回转台高速地间歇回转。此外，随着所说半径的加大，要增加玻璃块成形模的数量，而如果玻璃块成形模的数量过多，会导致进行保养时更换模具所需时间增加而降低作业性，或者由于成形模总重量过大而增加所说回转台的驱动系的负荷。因此，所说半径以40cm以下为宜。所说半径的更为适宜的范围是20cm以上、30cm以下。
此外，在将玻璃块成形部进行排列的圆周的半径设在上述范围内的情况下，在该圆周上等间隔配置的玻璃块成形部的数量为36～144个。若该玻璃块成形部的数量少，则移送距离变大，施加在玻璃上的加速度变大。另一方面，若该数量过多，则玻璃块成形部在半径为上述范围内的圆周上难以完全排下。上述玻璃块成形部的数量以偶数为宜，最好是4的倍数。
此外，作为本发明的制造方法的第3形式，其特征是，使用多个玻璃块成形部在圆周上等间隔设置的、所说多个玻璃块成形部可在所说圆周上间歇周向回转的装置，该装置中，在上表面的多处具有承接熔融玻璃以成形出玻璃块的玻璃块成形部的玻璃块成形模这样进行排列，即，使得玻璃块成形部在所说圆周上等间隔排列。下面，对该装置进行详细说明。
此外，本发明的玻璃块成形装置是一种具有围绕旋转轴间歇回转的回转台以及设置在所说回转台上的玻璃块成形模的、用来由连续流出的熔融玻璃成形出玻璃块的装置。而其特征是，所说玻璃块成形模在其上表面的多处具有承接熔融玻璃以成形出玻璃块的玻璃块成形部，并且，所说玻璃块成形模这样设置在回转台上，即，使得所说玻璃块成形部在以回转台的旋转轴为中心的圆周上等间隔排列。而且，在该装置中，由于与上述本发明的制造方法的第2形式同样的理由，最好是，所说圆周的半径为20～40cm，并且所说玻璃块成形部的数量为36～144个。
下面，对上述装置以及使用该装置的玻璃块的制造方法进一步进行说明。
图1是玻璃块成形装置100的侧视图，图中的编号104是连续供给熔融玻璃的熔融玻璃供给部，104a是供玻璃块流出的流出喷嘴。熔融玻璃供给部的上部与搅拌槽、澄清槽、玻璃熔化槽相连接，经过熔化、澄清、均匀化的熔融玻璃被连续送向熔融玻璃供给部104。对包括流出喷嘴104a在内的熔融玻璃供给部104进行温度控制以使流下的熔融玻璃达到一定温度。102是设有承接熔融玻璃使之成形为玻璃块的玻璃块成形部的玻璃块成形模，106是对玻璃块成形模进行保持的保持部。本装置具有多个玻璃块成形模102，这些玻璃块成形模102配置在重量轻而强度大的铝合金制造的回转台116上。通过驱动，回转台116能够如后所述地进行间歇回转，而该驱动是由118的直接传动马达进行的。对玻璃块成形模102在加热炉112内进行温度调整，以使其达到适于玻璃块成形的温度。此外，对于由玻璃块成形模102进行成形中的玻璃块，直到取出之前也通过加热炉112逐渐进行冷却。108是由前述回转台116、直接传动马达118等构成的玻璃块成形模的移送部。
下面，就如何通过该装置成形出玻璃块进行说明。首先，为了由熔融玻璃成形出既定重量的玻璃块，使经过澄清、均匀化的熔融玻璃连续地以一定速度从熔融玻璃的流出管流下来。以具有玻璃块成形部的多个玻璃块成形模102依次承接流下来的熔融玻璃，使之成形为例如扁圆形的玻璃块。多个玻璃块成形模102依次进行熔融玻璃的承接(以下称作浇铸)、玻璃块的成形、将玻璃块从玻璃块成形模102中取出(以下称作取出)的过程，进行取出后再返回浇铸工序而循环使用。玻璃块成形模102的这种移送是通过回转台的间歇回转而进行的，而在回转台116上，玻璃块成形模102的玻璃块成形部在以回转台的旋转轴为中心的同一圆周上等间隔排列。
图2是图1所示成形装置100的俯视图。A是浇铸位置，B是取出位置。取出是以取出机构114吹出的气体，将到达B位置的玻璃块吹入扇形的玻璃块回收部120而进行的。如图2所示，36个玻璃块成形模102围绕回转台116的旋转中心等间隔排列，而各玻璃块成形模102上所设置的多个玻璃块成形部也是围绕回转台116的旋转中心等间隔排列的。例如，在各成形模的上表面的两处设有玻璃块成形部的场合，该装置100由72工步构成，各工步以5度为间隔排序。浇铸和取出是在玻璃块成形部停留在A和B的位置上时进行。
由于熔融玻璃是以既定的一定速度连续流下来的，因此，通过将把流下来的熔融玻璃的前端部分切断或分离的时间间隔(以下称作截断时间)设定为既定的值，便能够以高生产率大批量生产出既定重量的玻璃块。上述截断时间相当于从玻璃块成形部到达浇铸位置、进行浇铸、浇铸后从浇铸位置移出、下一个玻璃块成形部到达上述浇铸位置为止的时间。与之相应地，玻璃块成形部将移动一个工步的距离。在以下的说明中，为了表达单位时间熔融玻璃的下流量，使用了每日从流出管流下来的熔融玻璃的重量、即使用量这一概念。相对于一定的使用量，截断时间不仅决定了玻璃块的重量，而且决定了单位时间玻璃块的生产个数。在下面，将每分钟的玻璃块生产个数以DPM为单位加以表示。
如上所述，从浇铸到取出的期间，通过回转台的间歇回转，玻璃成形部上的玻璃要承受加速减速时的加速度。本形式中，通过增加工步数，可使得一个工步期间的移动与其说是回转运动倒不如说是近似于直线的运动。如后所述，玻璃块成形部在图3中，例如由设有多个气体喷出口的呈凹面形状的凹陷构成。并且，浇铸的玻璃以在气体喷出口喷出的气体的气流压力的作用下上浮的状态成形为玻璃块。当在这样成形的过程中玻璃块受到加速度作用时，玻璃块将从玻璃块成形部的中心位置大大偏离或者产生伸长等变形。玻璃的重量越大，该加速度使玻璃承受的力越大，因而上述变形量越大。而在回转台间歇性停止时该加速度消失，因此，可塑性变形的玻璃将趋向于恢复成诸如大理石形状那样的玻璃块的形状。此时，已产生很大变形的玻璃上将出现折皱。此外，随着玻璃被很大的力推压在玻璃块成形部上，可导致玻璃变形或因接触部分被急剧冷却而产生被称作裂纹的微小裂纹等，导致外观质量不良。因此，有必要在保持生产率的情况下，减小因回转台间歇回转而产生的加速度。
在如上所述确定了使用量和玻璃块重量之后，截断时间便不能够改变。因此，为了减小加速度，有必要缩短相应于一个工步的移动距离(以下称作移送距离，移送距离相当于在从控制的角度进行设定的移送时间内玻璃块成形部被移送的距离)。因此，通过将尽可能多的玻璃块成形部在圆周上等间隔排列而缩短玻璃块成形部的间隔即移送距离，便能够减小加速度。
在本发明的制造方法的第1形式中，如上所述，考虑到这一点而将玻璃块成形部的一次间歇回转的时间设为0.1秒以上、0.25秒以下，并且使玻璃块成形部的一次间歇回转的距离为0.8～7cm。此外，在本发明的制造方法的第2形式中，如上所述，使周向回转半径为20～40cm，使玻璃成形部的数量为36～144个。
通过如上所述增加回转台上的玻璃块成形部的数量、即工步数，可使得玻璃块在取出之前充分冷却。为了在不改变截断时间的情况下，使得从浇铸到取出为止的时间能够长到实现冷却的程度，只要增加从浇铸位置到取出位置之间的工步数即可。当回转台上的工步数增加时，从浇铸位置到取出位置之间的工步数也增加，因而能够在玻璃块充分冷却之后取出。最好是，在增加回转台上的工步数的基础上，将浇铸位置和取出位置冷却到玻璃块在被取出时不会产生塑性变形的温度。具体地说，最好是，使取出时的玻璃块的温度低于玻璃块转移温度。当玻璃块的温度较高时，取出的玻璃块之间会彼此粘连，或因取出时施加的力等原因导致玻璃块变形。若如上所述，在玻璃块充分冷却后取出，便能够避免出现这种问题。
但是，在浇铸位置将熔融玻璃流的前端部分截断时，使用被称作下降切断法的方法。这种方法是在玻璃块成形部接近流出管的前端而与熔融玻璃流的前端部分接触之后，使玻璃块成形部以相对于熔融玻璃流的流下速度足够快的速度下降从而将玻璃截断的方法。采用这种方法时，要使玻璃块成形部在浇铸位置上下运动。为此，必须具有实现这一点所需要的机构，回转台上不仅要设置具有玻璃块成形部的玻璃块成形模，而且还必须载有对玻璃块成形模进行支持的机构。因此，一个玻璃块成形模所占据的大小要比玻璃块成形部的大小大，妨碍玻璃块成形部以较小的间隔在圆周上排列。为此，作为本发明的第3制造方法中所使用的装置以及本发明的玻璃块成形装置，在玻璃块成形模的上表面设置有多个玻璃块成形部，将多个这种成形模这样配置在回转台上，即，使得玻璃块成形部在圆周上等间隔排列。玻璃块成形部在玻璃块成形模上表面上的设置范围最好是，在同种玻璃块成形模在回转台上以旋转轴为中心的圆周上等间隔排列时、可使玻璃块成形部排列在所说圆周上的区域。此外，一个玻璃块成形模上所设置的玻璃块成形部的数量以2个或3个为宜，尤以设在两处为宜。根据这样的玻璃块成形模，可使玻璃块成形部的间隔较小，间歇回转时施加在玻璃上的加速度得以减小。
图3是玻璃块成形模102的剖视图。模具用石墨或不锈钢制造，最好是，具有可承受高速驱动的高强度且重量轻。在玻璃块成形模的上表面设有两个凹形的玻璃块成形部102-1，其各自的成形面上设有多个吹气口102-1-1。从吹气口吹出空气或氮气等气体，向玻璃块成形部内的玻璃施加气流压力。熔融玻璃块在该气流压力的作用下上浮而成形，成为玻璃块。如前已说明的，以下降切断法将熔融玻璃流的前端部分截断的场合，在玻璃块成形部到达浇铸位置时使玻璃块成形模上升，以使玻璃块成形部接近流出管，在玻璃块成形部承接熔融玻璃流的前端部分之后，使玻璃块成形模下降，由玻璃块成形部承受既定重量的玻璃。浇铸是在玻璃块成形部停留在浇铸位置上时进行。最好是，在玻璃块成形部接近流出喷嘴的状态下减少吹气量，以防止玻璃块成形模上升时从上述吹气口吹出的气体使熔融玻璃向上浸润到流出管上。在对玻璃块成形模的两个玻璃块成形部之一完成浇铸后，回转台进行间歇回转，移送玻璃块成形模以使另一个玻璃块成形部到达浇铸位置。在对该玻璃块成形部也同样进行浇铸之后，使该玻璃块成形模完全从浇铸位置移出，将下一个玻璃块成形模的玻璃块成形部移送到浇铸位置。此外，玻璃块成形模上升时的吹气量的改变既可以针对各玻璃块成形模进行，也可以针对各玻璃块成形部进行。但是，在针对玻璃块成形模进行的场合，是在该模的前一个玻璃块成形部内已浇铸有玻璃的状态下向另一个玻璃块成形部进行浇铸的。因此，在减少吹气量时，应调整为不会使前一个玻璃块成形部内已浇铸的玻璃产生缺陷。
减少玻璃块成形过程中玻璃所承受的加速度的上述方法，在以高生产率制造玻璃块的情况下特别有效。为此，最好是，使用量在80公斤/日以上、200公斤/日以下的范围内，截断时间为0.1秒以上、0.25秒以下，若为0.15～0.2秒则更好。另外，若将上述使用量换算成每分钟熔融玻璃的流下速度，则为55克/分～139克/分。将该使用量换算为熔融玻璃的流出速度，则在4.5cm/秒～10.5cm/秒的范围内。
从流出喷嘴流出的熔融玻璃的粘度最好是通过对熔融玻璃供给部的温度进行控制而使之在30～2泊的范围内，若在20～2泊的范围内则更好。
通过将玻璃块成形部进行排列的圆周的半径、玻璃块成形部的数量(工步数)、截断时间等设定在上述范围内，便可将玻璃块成形时玻璃承受的最大加速度抑制在3.14～9.4m/秒(其中不包括重力加速度分量)这一适当的范围内。
本发明的制造方法适于生产0.3克的较轻的玻璃块到30克左右较重的玻璃块。特别是通过减小玻璃块成形过程中玻璃承受的加速度，能够使2.0～30克范围内的较重的大玻璃块良好地形成而不会产生折皱等缺陷。在重量更大的玻璃块难以冷却、从浇铸至取出为止的时间不够充足的现有方式中，会出现取出之后玻璃块变形或粘连等现象；而通过增加工步数，即使在对较小重量0.3～0.8克、以DPM为180～150左右的效率进行生产的场合，从浇铸至取出之间也有足够的冷却时间。
以上述本发明的第1～3之一的形式的制造方法制造的玻璃块，可将其滚磨加工成压力成形用坯料。具体地说，使熔融玻璃成形而成的玻璃块在进行退火之后，经过滚磨使其表面粗糙而成为压力成形用坯料。滚磨加工可由通常的方法进行。此外，由熔融玻璃制造压力成形用坯料的一系列工序可以在大气中进行。
此外，以上述方法制造的压力成形用坯料可以通过加热、压力成形而成为玻璃成形制品。此时，对于压力成形用坯料，可根据需要在其表面涂布氮化硼之类粉末状脱模剂。将压力成形用坯料，经过再加热使之达到可进行压力成形的粘度，例如为104～106泊，并通过压力成形模进行压力成形而成为压力成形制品。此时，最好是，将压力成形模的温度预先调整到600～750℃。压力成形条件和压力成形模可以采取通常的作法以及公知的模具。
此外，可以对以上述方法制造的玻璃成形制品实施磨削、研磨加工而得到光学元件。即，通过对压力成形制品的表面实施磨削、研磨加工，可精加工出凸透镜、凹透镜、弯月透镜等各种透镜和棱镜等各种光学元件那样的最终成品。作为如上所述的、制作与最终成品的形状近似的压力成形制品、经过磨削、研磨进行精加工而得到最终成品的压力成形方法，其再加热、压力成形的一系列工序可以在大气中进行。
以上述本发明的第1～3之一的形式的制造方法制造的玻璃块也可以不进行滚磨而作为精密压力成形用坯料加以使用。在精密压力成形中，最好是，玻璃块的再加热、以压力成形模进行的压力成形在氮气氛围等非氧化性氛围中进行。此外，最好是，压力成形在玻璃的粘度为10泊左右时进行。在精密压力成形中，通过将压力成形模的成形面的形状精密地转印在玻璃上，在压力成形后即使不对玻璃进行磨削、研磨加工，也能够得到光学元件等具有很高的形状精度的玻璃成形制品。
在本发明的制造方法及装置的实施中所使用的玻璃只要是能够从流出喷嘴稳定地流出、在浇铸和成形时不会失去透明性的稳定的玻璃即可。此外，在采用下降切断法的场合，只要是在进行下降切断时不会发生拉丝而能够良好地截断的玻璃即可。能够满足这种条件的玻璃，可以列举出SiO2-TiO2系光学玻璃、B2O3-ZnO-La2O3系光学玻璃等各种光学玻璃。
(实施例1～5，比较例1～5)首先准备B2O3-ZnO-La2O3系光学玻璃以及SiO2-TiO2系光学玻璃两种熔融玻璃。然后，在大气中，使上述熔融玻璃从铂合金制造的流出喷嘴连续流出，以设置在石墨制造的玻璃块成形模的上表面的玻璃块成形部依次承接该熔融玻璃，并使之上浮成形而成形为玻璃块。熔融玻璃流出时的粘度，B2O3-ZnO-La2O3系光学玻璃为10泊，SiO2-TiO2系光学玻璃为5泊。另外，实施例1、2中所使用的成形装置是图1所示上述玻璃块成形装置。
实施例1是由可得到B2O3-ZnO-La2O3系光学玻璃的熔融玻璃成形出玻璃块的实施例，实施例2是由可得到SiO2-TiO2系光学玻璃的熔融玻璃成形出玻璃块的实施例。实施例1和2中，使用了上表面具有两个玻璃块成形部的36个玻璃块成形模，使玻璃块成形部的总数、即工步数为72(玻璃块成形部的一次间歇周向回转的距离为2.2cm)。实施例1的生产速度为36DPM，实施例2的生产速度为173DPM，均能够生产出无折皱、波筋等缺陷的玻璃块。
相对于此，比较例1是以与实施例1相同的生产速度而采用现有的方法由可得到B2O3-ZnO-La2O3系光学玻璃的熔融玻璃成形出玻璃块的。比较例1中，使用了每个具有一个玻璃块成形部的玻璃块成形模36个，回转台回转一周为36工步(玻璃块成形部的一次间歇周向回转距离为4.4cm)。另外，回转台的旋转中心到各玻璃块成形部的中心的距离，实施例1、比较例1均为25cm。在这种条件下进行玻璃块成形时，玻璃块上出现折皱、波筋等缺陷，材料利用率降低。
其次，比较例2是以现有的方法由可得到SiO2-TiO2系光学玻璃的熔融玻璃成形出玻璃块的比较例。比较例2中，使用了每个具有一个玻璃块成形部的36个玻璃块成形模36个，回转台回转一周为36工步(玻璃块成形部的一次间歇周向回转距离为4.4cm)。另外，回转台的旋转中心到各玻璃块成形部的中心的距离，实施例2、比较例2均为25cm。在这种条件下进行玻璃块成形的结果，比较例2中，由于取出时的玻璃块未充分冷却，因而在取出之后，玻璃块之间产生了粘连。
同样地，作为实施例3～5，以表1所示条件进行成形时，能够良好地制造出玻璃块，而在以比较例3～5所示条件下进行成形时，未能制造出良好的玻璃块。(实施例5及比较例5中，玻璃块成形部的一次间歇周向回转距离分别为2.2及4.4cm)。如上所述，采用现有方法时，成形时出现折皱、波筋等缺陷以及玻璃块之间发生粘连，而根据本实施例，却能够成形出重量0.4～2.5克的扁圆形的良好的玻璃块。
表1
上表的回转台加速度相当于进行加减速时的最大加速度。与加减速时的最大加速度相比，相应于离心力的加速度小到可以忽略的程度。
(实施例6)将从实施例1～5得到的玻璃块在大气中进一步进行退火之后，将其冷却到室温。并且，对该玻璃块实施滚磨，使其表面均匀粗糙而作为压力成形用坯料。在该压力成形用坯料上均匀地涂布氮化硼粉末状脱模剂后，在大气中，加热到使玻璃的粘度达到104～106泊这一范围的温度，并使用超硬合金制造的模具进行压力成形，得到了与作为目标的最终成品的弯月透镜的形状近似的透镜毛坯。之后，对该透镜毛坯实施磨削、研磨而精加工成了弯月透镜。
另外，通过适当选择模具成形面的形状，能够压力成形出其它形状的透镜、或者棱镜那样的透镜之外的光学部件的毛坯。并且可以对这些毛坯实施磨削、研磨加工而得到最终成品。
另外，作为最终成品的光学元件，也可以根据需要被覆光学薄膜。
(实施例7)其次，准备好可得到屈伏点在600℃以下的光学玻璃的熔融玻璃，使用实施例1的玻璃块成形装置，进行了玻璃块的成形。对所得到的玻璃块进行缓冷，冷却到室温。至此为止的工序在大气中进行。然后，将该玻璃块在氮气氛围中加热到使玻璃的粘度达到10泊左右的温度，对加热软化后的玻璃使用压力成形模在氮气氛围中进行精密压力成形，将压力成形模的成形面转印到玻璃上。以这样的方法得到了非球面透镜。作为这样的精密压力成形，可以在压力成形后不实施磨削、研磨加工而得到非球面透镜等光学元件。
所得到的光学元件也可以根据需要被覆光学薄膜。
权利要求
1.一种使熔融玻璃块在进行间歇周向回转的玻璃块成形部成形、冷却而成为玻璃块的、由熔融玻璃块制造玻璃块的玻璃块制造方法，其特征是，所说玻璃块成形部的一次间歇周向回转的时间在0.1秒以上、0.25秒以下，并且，所说玻璃块成形部的一次间歇周向回转的距离为0.8～7cm。
2.一种使熔融玻璃块在进行间歇周向回转的玻璃块成形部成形、冷却而成为玻璃块的、由熔融玻璃块制造玻璃块的玻璃块制造方法，其特征是，所说周向回转的半径为20～40cm，所说玻璃块成形部的数量为36～144个。
3.一种使熔融玻璃块在进行间歇周向回转的玻璃块成形部成形、冷却而成为玻璃块的、由熔融玻璃块制造玻璃块的玻璃块制造方法，其特征是，使用的是多个玻璃块成形部在圆周上等间隔设置的、所说多个玻璃块成形部可在所说圆周上间歇周向回转的装置，该装置中，在上表面的多处具有承接熔融玻璃以成形出玻璃块的玻璃块成形部的玻璃块成形模这样进行排列，即，使得玻璃块成形部在所说圆周上等间隔排列。
4.一种玻璃块成形装置，具有围绕旋转轴间歇回转的回转台以及设在所说回转台上的玻璃块成形模，用来由连续流出的熔融玻璃成形出玻璃块，其特征是，所说玻璃块成形模在其上表面的多处具有承接熔融玻璃以成形出玻璃块的玻璃块成形部，并且，所说玻璃块成形模这样设置在回转台上，即，使得所说玻璃块成形部在以回转台的旋转轴为中心的圆周上等间隔排列。
5.如权利要求4所说的玻璃块成形装置，其特征是，所说圆周的半径为20～40cm，并且所说玻璃块成形部的数量为36～144个。
6.一种压力成形用坯料的制造方法，其特征是，对以权利要求1～3之一的权利要求所说的方法制造的玻璃块进行滚磨加工。
7.一种玻璃成形制品的制造方法，其特征是，对以权利要求6所说的方法制造的压力成形用坯料进行加热、压力成形而得到玻璃成形制品。
8.一种光学元件的制造方法，其特征是，对以权利要求7所说的方法制造的玻璃成形制品实施磨削、研磨加工而得到光学元件。
全文摘要
本发明提供能够以较高的生产率由熔融玻璃制造出无外观缺陷的玻璃块的方法和装置。玻璃块成形部的一次间歇回转的时间为0.1秒以上、0.25秒以下,并且所说玻璃块成形部的一次间歇周向回转的距离为0.8～7cm。一种具有围绕旋转轴间歇回转的回转台以及设在所说回转台上的玻璃块成形模的、用来由流出的熔融玻璃成形出玻璃块的玻璃块成形装置。所说玻璃块成形模在其上表面的多处具有多个承接熔融玻璃使之成形为玻璃块的玻璃块成形部,并且,所说玻璃块成形模这样设置在回转台上,即,使得所说玻璃块成形部在以回转台的旋转轴为中心的圆周上等间隔排列。
文档编号C03B7/00GK1384071SQ0211903
公开日2002年12月11日 申请日期2002年4月30日 优先权日2001年5月1日
发明者吉国启介, 当麻洋司, 井口义规 申请人:保谷株式会社