JP2000233934A

JP2000233934A - ガラス製品のプレス成形方法及び装置

Info

Publication number: JP2000233934A
Application number: JP11341791A
Authority: JP
Inventors: Akira Murakami; 明村上; Takahiro Shimokawa; 隆洋下川; Atsushi Saito; 淳齋藤
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1999-12-01
Publication date: 2000-08-29

Abstract

(57)【要約】【課題】ダイレクトプレス方式のガラス製品の成形に
おいて、プレス後のガラス表面に発生するヒケを効果的
に抑え、削り代の少ないガラス半製品を成形する。【解決手段】本発明は、溶融したガラスを上記下型の
成形面上に供給する工程と、上記下型の成形面上に供給
したガラスの内部と外周部との温度を近づけるよう上記
ガラスの温度を制御する工程と、上記温度制御されたガ
ラスの粘度が１０^3.5〜１０^6.5ポアズの範囲にあるとき
に、上記上型及び下型の成形面によって上記ガラスをプ
レスする工程とを備えて構成される。ガラスをプレスす
る前にガラスの内部と外周部における温度を近づけると
共に、比較的高い粘度によってガラスをプレスすること
で、ガラスをプレスした後のガラスの熱収縮量を小さく
することができると共に、ガラスの内部と外周部の熱収
縮量の差を小さくすることができる。これによってガラ
ス表面のヒケの発生が低減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学レンズブラン
ク等の成形に好適なガラス製品のプレス成形方法及び装
置に関し、特に、溶融したガラスを型上に供給しプレス
する、いわゆるダイレクトプレス方式の成形方法及び装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学レンズその他のガラス最終製品の研
削・研磨前の状態である、ガラス半製品（以下、これを
レンズブランクスという）を成形する方法として、生産
性に優れたダイレクトプレス方式が広く採用されてい
る。ダイレクトプレス方式では、炉内でガラス原料を溶
融し、その適量をシャーその他の切断装置によって切断
して、下型上に供給する。下型上に供給された溶融ガラ
スは、その表面張力によって略おはじき形状のガラスゴ
ブとなる。下型上のガラスゴブはターンテーブルその他
の搬送装置によって、上型の設置位置に移送され、ここ
で上型及び下型によってプレスされ、その空間形状に沿
ったレンズブランクスが成形される。成形されたレンズ
ブランクスは、後にその表面を研削・研磨され、眼鏡レ
ンズ、カメラレンズ、光学ピックアップレンズ等の最終
的なガラス製品となる。

【０００３】一方で、近年、上記研削の工程で発生する
研削屑による環境への悪影響が指摘されている。そのた
め、上記レンズブランクスの製造の段階で、研削屑を少
量にできる削り代の少ないレンズブランクスの成形が強
く望まれている。

【０００４】しかしながら、従来のダイレクトプレス方
式を用いたレンズブランクスの成形においては、ガラス
の削り代を必要以上に少なくすることができないという
問題がある。すなわち、ダイレクトプレス方式では、溶
融ガラスをプレスした後に、ガラスの収縮によって、そ
の表面にいわゆるヒケが分布する。溶融ガラスのプレス
においては、溶融ガラスを下型に供給した後プレスされ
るまでの間、その外周部は外気によって冷却されていく
ので、内部に比して温度降下が著しい。外周部の温度が
一定以下になるとガラスの流動性が低下するため、溶融
ガラス内部の温度が十分に降下する前、すなわちガラス
粘度が１０³ポアズ程度と低い状態で、プレスを行う必
要が生じる。その結果、プレス後におけるガラス内部の
熱収縮が大きくなると共に、外周部との温度差によっ
て、表面にヒケが発生する。ヒケの発生は、型の成形面
に対する再現性を悪くし、他の方式の成形方法に比べて
削り代を多く取る必要を生じさせる。特に、プレス後の
ガラス表面に発生したヒケが全体に均一に分布せずに、
一部に集中する場合は、より多くの削り代を考慮しなけ
ればならない。

【０００５】上記ヒケの発生を抑えるものとして、従
来、いくつかの提案がなされている（特開平第１０−１
０１３４７号公報、特開平第６−３２６２４号公報、特
開平第６−７２７２５号公報、特開平第６−１５７０５
１号公報、特開昭第６３−１６２５３９号公報）。しか
しながら、これらは、何れも上記ヒケの原因となる溶融
ガラス内部と外周部との温度差を効果的に低減する技術
を開示しない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、いわゆるダイレクトプレス方式のガラス製品の成形
において、溶融ガラス内部と外周部との温度差を効果的
に低減し、これによってプレス後のガラス表面に発生す
るヒケを効果的に抑え、削り代の少ないガラス半製品を
成形する方法及び装置を提供することにある。

【０００７】また、本発明の別の目的は、特にガラス表
面の一部に集中するヒケの発生を抑えることができるガ
ラスの成形方法及び装置を提供することにある。

【０００８】更に、本発明の別の目的は、ダイレクトプ
レス方式による生産性を低下させることなく、上記ヒケ
の発生を低減することができるガラスの成形方法及び装
置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、上型及び下型を備えた型を使用したガラス製
品のプレス成形方法において、少なくとも以下の工程を
含む。すなわち、本発明は、溶融したガラスを上記下型
の成形面上に供給する工程と、上記下型の成形面上に供
給したガラスの内部と外周部との温度を近づけるよう上
記ガラスの温度を制御する工程と、上記温度制御された
ガラスの粘度が１０^3.5〜１０^6.5ポアズ（ｄＰａ・Ｓ）
の範囲（好ましくは、１０⁴〜１０⁶ポアズ未満の範囲、
より好ましくは１０^4.5〜１０^5.5ポアズの範囲）にある
ときに、上記上型及び下型の成形面によって上記ガラス
をプレスする工程とを備えて構成される。ガラスをプレ
スする前にガラスの内部と外周部における温度を近づけ
ると共に、比較的高い粘度によってガラスをプレスする
ことで、ガラスをプレスした後のガラスの熱収縮量を小
さくすることができると共に、ガラスの内部と外周部の
熱収縮量の差を小さくすることができる。これによって
ガラス表面のヒケの発生が低減される。

【００１０】一方で、上記成形方法に成形型の形状、及
び面精度を溶融ガラス魂に転写する精密プレス成形のプ
レス精度を持たせる場合、リヒートプレスの工程に要す
る時間を長くして、更にガラス内部の温度を下げ、ガラ
スの内部の温度が外周部の温度より高い分布状態にし、
ガラスの粘性が１０⁷〜１０⁹ポアズにあるときにプレス
成形する必要がある。こうすればプレス品の形状精度は
更に向上し、少なくとも曲率半径Ｒを出すための球面研
削は必要なくなる。

【００１１】しかしながら、それでは生産性が著しく低
下し、本発明の目的の一つである、ダイレクトプレス方
式による生産性を低下させることなく、という課題を解
決しないものとなる。従って、本発明においては溶融ガ
ラスゴブの内部と外周部の温度分布を逆転させることな
く、温度差を縮める程度に留めておく方が好ましい。

【００１２】従って本発明においては、上記プレス成形
方法において成形されたガラスの表面を研削及び研磨す
ることによって、最終的なガラス製品が得られる。ガラ
スの内部と外周部との温度差は、１００℃以下、好まし
くは５０℃以下、より好ましくは３０℃以下にするのが
よい。

【００１３】本発明において、ガラスのプレス前の上記
温度制御は、ガラスに対し直接的に作用させるもの、例
えば冷却部材を溶融ガラスに接触させるものであって
も、間接的に作用させるもの、例えば熱源を近接させる
ものであっても良い。

【００１４】好ましくは、上記温度を制御する工程は、
上記ガラスの内部の温度を低下させ、上記ガラスの外周
部の温度を上昇させることによって、上記ガラスの内部
と外周部との温度差を近づけるものである。

【００１５】また、上記温度を制御する工程の一態様と
して、上記ガラスをその上型側から冷却する工程と、上
記冷却の後に、上記ガラスをその上型側から加熱する工
程とを含むことができる。

【００１６】この場合において、上記冷却する工程は、
上記ガラスの上型側表面に、熱を吸収する熱吸収部材を
所定時間接触させる、より好ましくは熱吸収部材を所定
の圧力をもって押し付ける工程を含むことができる。熱
吸収部材は、ガラスに対する接触の前に、上記ガラスの
周辺から離れた位置における雰囲気温度に維持すること
が好ましい。

【００１７】また、上記加熱する工程は、上記ガラスの
上型側表面に、熱源を所定時間近接させる工程を含むこ
とができる。

【００１８】本発明はまた、上記ガラスをプレスする工
程の後に、上記ガラスの内部の温度が、その転移点に対
し＋−５０℃の範囲にあるとき、好ましくは転移点に対
し＋−１０℃の範囲にあるときに、上記ガラスを上記型
から取り出す工程を更に含むことができる。

【００１９】本発明の好ましい態様においては、下型
を、順次上記各工程の実施位置に移送して、上記各工程
を実施する。また、より好ましい態様においては、この
一連の工程を繰り返して、ガラス製品を連続的にプレス
成形する

【００２０】本発明の更に好ましい態様としては、上記
複数の下型をターンテーブル上に設置し、前記ターンテ
ーブルの回転によって複数の下型を順次上記各工程の実
施位置に移送する。

【００２１】また、好ましくは、本発明により成形され
るガラス製品が光学レンズ用材料である。

【００２２】本発明はまた、ガラス製品のプレス成形装
置に関する。本発明に係るプレス成形装置は、ガラス製
品の成形面を有する上型及び下型を備えた型と、溶融し
たガラスを上記下型の成形面上に供給する供給手段と、
上記下型の成形面上におけるガラスの内部と外周部との
温度を近づけるよう上記ガラスの温度を制御する温度制
御手段と、上記上型及び下型の成形面を接近させて、上
記ガラスをプレスする型駆動手段とを備え、上記温度制
御手段により温度制御されたガラスの粘度が１０^3.5〜
１０^6.5ポアズの範囲（好ましくは、１０⁴〜１０⁶ポア
ズ未満の範囲、より好ましくは１０^4.5〜１０^5.5ポアズ
の範囲）にあるときに、上記型駆動手段を動作させて上
記ガラスをプレスすることを特徴とする。また、このと
きのプレス圧は、２．９４２〜７．８４５ＭＰａ、好ま
しくは、４．９０３〜６．８６５ＭＰａである。

【００２３】ここで、上記温度制御手段は、上記ガラス
をその上型側から冷却する冷却手段と、上記冷却の後
に、上記ガラスをその上型側から加熱する加熱手段とを
備えることが好ましい。

【００２４】また、上記プレス成形装置は、上記下型の
成形面上に供給されたガラスを、上記冷却手段、上記加
熱手段、上記型駆動手段の設置位置に順次移送させる下
型の搬送手段、例えばターンテーブルを更に備えること
が好ましい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に沿って説明する。以下に示す実施形態では、１６個の
下型を円周上に配置したターンテーブルをその搬送手段
として備えたプレス成形装置によって、光学レンズブラ
ンクを成形するプレス成形方法に沿って本発明を説明す
る。なお、ガラスの温度を説明するに際し、以下では、
下型の成形面に接触するガラスの領域及びその近傍を、
ガラスの下部と言い、下型の成形面に接触しない、すな
わち外気に晒された領域及びその近傍を、ガラスの上部
と言う。

【００２６】図１は、ターンテーブルを中心に、本発明
に係るプレス成形方法における各工程の実施位置を示し
た図である。図で明らかなように、ターンテーブル１０
の円周上には、１６個の下型１１が配置されている。図
示しない駆動装置によって、ターンテーブル１０はステ
ップ回転され、順次下型を各工程の実施位置Ａ〜Ｐに搬
送する。すなわち、ターンテーブル１０は、それが停止
された状態から１６分の１回転駆動され、各下型１１を
次の工程の実施位置へ移動して停止される。各工程の実
施時間を考慮した所定時間の間、下型１１は実施位置で
停止され、該所定時間が経過した後に次の工程位置へ移
動される。一つの実施例において、ターンテーブル１０
が停止されてから次に停止されるまでの時間、すなわち
１ピッチに要する時間は、２〜６秒である。

【００２７】本実施形態に係るプレス成形方法は、溶融
ガラスを供給する工程（以下、ガラス供給工程とい
う）、プレス前のガラスの温度を制御する工程、ガラス
をプレスする工程（以下、ガラスプレス工程という）及
びガラスを型から取り出す工程（以下、ガラス取出し工
程という）の各工程を備える。更に、上記プレス前のガ
ラスの温度を制御する工程は、ガラスを冷却するための
プレス工程（以下、冷却プレス工程という）と、３回に
渡るガラスを再加熱する工程（以下、リヒート工程とい
う）によって構成される。図２（Ａ）〜（Ｄ）及び図３
（Ａ）〜（Ｄ）には、上記各工程においてガラスを成形
する様子が概略的に示されている。上記各図の下には、
それぞれの工程の実施位置を示す記号Ａ〜Ｐ及び工程の
名称が示されており、これは図１に示されたものと対応
している。

【００２８】上記ガラス供給工程は、図１における位置
Ａにおいて実施される。位置Ａの上方には、ガラスの溶
融炉及び該溶融炉から流下される溶融ガラスを切断する
シャーが設置される。目的の光学レンズに適したガラス
原料を溶融炉内に供給し、炉内で加熱して1000〜1100℃
程度の溶融ガラスを得る。実施例では、ガラス転移点Ｔ
ｇが615℃、軟化点Ｔｓが650℃であるSiO₂-TiO₂系のガ
ラスを使用した。図２（Ａ）に示すように、白金製パイ
プ１２から上記溶融ガラスを、上記位置Ａにある下型１
１上に向けて流下させる。流下速度を考慮して、所定時
間間隔で溶融ガラスをシャー１３により切断し、適当量
の溶融ガラスを下型の成形面１１ａ上に供給する。成形
面１１ａ上の溶融ガラスは表面張カで丸みを帯ぴ、ガラ
スゴブと呼ばれるおはじき状になる。

【００２９】もっとも、シャーを用いずに下型上にガラ
スゴブを供給する方法を採用しても良い。すなわち、下
型を溶融ガラスが供給されるパイプ口に接近するよう上
昇させ、下型の成形面上に一定量のガラスが供給された
時点で下型を下降していく。下型側に供給された溶融ガ
ラスは、その自重及び下型の下降によって下方に引っ張
られ、供給側から分離される。下型上の溶融ガラスは、
表面張力によって丸みを帯び、ガラスゴブとなる。シャ
ーを用いずに溶融ガラスを下型上に供給するこの方法で
は、シャーマークと呼ばれるシャーによる切断痕がガラ
スゴブの表面に残らず、後述する取り代を少なくする上
での利点となる。

【００３０】なお、ガラスを下型上に供給する前の位置
（図１における位置Ｐ）で、ガラスゴブの下型に対する
離型性を良好にするために、下型に向けて六方晶ＢＮ
（窒化ボロン）等からなる粉末耐熱性固体潤滑剤粉末を
気体と共に噴霧し、その成形面上に付着させる。

【００３１】この時、ガラスゴブの外径を規定する同型
に、図５に示すように、内側部分を一部面取りした形状
の胴型を使用することが好ましい。本発明の成形方法
は、従来のダイレクトプレスより高度な形状精度が要求
されるため、下型が傾くことによりガラスゴブ上面の中
心と、下面の中心がずれてしまう軸倒れ等が起こらない
よう、通常ダイレクトプレスで使用される場合よりも、
胴型および下型の隙間を狭くしてある。このため、溶融
ガラスゴブを下型に受けるため、同型に対し下型をせり
上げていくときに、胴型の内側面に付着した六方晶ＢＮ
をこそぎ落としてしまい、その際下型の成形面に溜まっ
た六方晶ＢＮがガラスゴブ下面の表面欠陥、いわゆるブ
ツとなり、削り代を大きくしてしまう原因となる。

【００３２】そこで、図５（ａ）のように、胴型１７の
上部内側面に面取り部１７ａを付け、内径を２段階に
し、六方晶ＢＮ塗布時には同図（ｂ）に示すように下型
成形面１１ａをこの面取り部１７ａに合わせた位置で六
方晶ＢＮを塗布する。これにより、胴型の下部内側面１
７ｂには六方晶ＢＮが付着しないため、下型が六方晶Ｂ
Ｎをこそぎ落とす心配が無くなる。

【００３３】また、位置Ａにおいて下型の温度が、所定
温度に維持されるよう、ターンテーブルの略全域で加熱
し続ける。ガラス供給時における下型の温度制御は、ガ
ラスゴブの下部側の温度が低いために早い段階で硬化
し、その流動性が失われるのを防止し、また、ガラスゴ
ブの下部側の温度が高いために溶融したガラスが下型に
融着するのを防止するという目的から重要である。後に
説明するが、下型の成形面上に溶融ガラスを供給する
と、ガラスの下部側と下型の成形面との間における熱交
換によって、ガラス下部側の温度が急激に冷却される。
上記２つの相反する問題を回避するために、下型の成形
面に供給したガラスゴブの下部側の温度を、ガラスの転
移点Ｔｇよりも僅かに低い程度、すなわちガラスの転移
点Ｔｇ℃〜Ｔｇ−５０℃、好ましくはＴｇ℃〜Ｔｇ−３
０℃、より好ましくはＴｇ〜Ｔｇ−１０℃に維持する。
実施例では、下型の温度がガラス転移点Ｔｇ−１０℃程
度となるよう加熱し、溶融ガラス供給後の下型の温度
と、溶融ガラスの下部側の温度とが転移点Ｔｇよりも僅
かに低い程度で均衡するようにした。

【００３４】次に、図１及び図２に示される工程におい
て、位置Ａでガラスゴブを供給された下型１１は、ター
ンテーブル１０の２つのステップで、冷却プレス工程の
実施位置Ｃへ搬送される。位置Ｃには、冷却プレス工程
を実施するために、冷却用プレス装置が設置されてい
る。冷却用プレス装置は、図２（Ｃ）で示すように、ガ
ラスゴブに対する平滑な接触面１４ａを備える金属材か
らなるプレス部材１４を、図示しない昇降装置によって
上下動させるものである。ターンテーブルが回転され、
ガラスゴブを搭載した下型が位置Ｃに来ると、昇降装置
が駆動され、プレス部材１４が下降される。プレス部材
１４の下降によって、その接触面１４ａは、ガラスゴブ
の上部を押し付けて僅かに変形させ、これによってガラ
スゴブの上部とプレス部材の接触面１４ａの面接触が達
成される。ガラスゴブへ接触する前のプレス部材１４及
びその接触面１４ａは常温であり、所定時間両者の接触
を維持することによって、ガラスゴブの熱、特にその上
部側の熱は、プレス部材１４側へ移動する。その結果、
ガラスゴブ、特にその上部側の温度は急下降する。実施
例では、上記プレス部材として、鉄（熱伝導度：46.51
〜58.14W/m・K）を用いたが、ステンレス（熱伝導度：1
1.63〜17.44W/m・K）その他の金属材を用いても良い。
熱伝導度の比較的低い部材を用いた場合、その冷却効果
は小さくなるが、温度コントロールが容易になるという
利点がある。冷却プレス工程実施後のガラスの温度状態
を最適化するために、プレス部材として使用する金属、
ガラスとプレス部材との接触面積、ガラスに対する接触
時間及びプレスのストロークを適宜選択する。なお、プ
レス部材１４をガラスゴブへ一定圧力をもって接触させ
た場合、その副次的な効果として、ガラスゴブの下型と
接触する面に生じるシワが低減される。このシワは、通
常ゴブラインと呼ばれるものであるが、このゴブライン
はガラスゴブ下面の表面欠陥となり、削り代を増大させ
る原因となるものである。

【００３５】なお、上記冷却プレス工程において、後述
するプレス工程で用いる上型の成形面と類似する形状の
成形面を持ったプレス部材を用いることにより、溶融ガ
ラスの予備プレスを兼ねることもできる。予備プレス
を、後の本プレス工程に先立って実施することによっ
て、本プレス時における成形型に対するガラスの再現性
が一層良好となる。

【００３６】上記冷却プレス工程を経たガラスゴブは、
次にリヒート工程に搬送される。本実施形態においてリ
ヒート工程は、図１における位置Ｄ、Ｅ及びＦにおい
て、３回断続的に実施される。リヒート工程は、先の冷
却プレス工程で一旦冷却されたガラスゴブを再加熱する
工程である。リヒート工程を実施するために、位置Ｄ、
Ｅ及びＦには、ヒーター装置が設置されている。ヒータ
ー装置は、図２（Ｄ）に示すようなヒーター部材１５
を、図示しない昇降装置によって上下動させるものであ
る。ヒーター部材１５の先端は、その下降位置におい
て、ガラスゴブの上半部を覆う。ヒーター部材１５の先
端の内周壁には、熱源としてのコイルが備えられてお
り、該コイルを800〜1200℃程度に加熱した際の輻射熱
によって、ガラスゴブをその上部より加熱する。

【００３７】上記冷却プレス工程及び３回に渡るリヒー
ト工程は、続くガラスプレス工程においてガラスゴブを
プレスする際及びプレス後の、ガラスゴブの温度状態、
すなわちその粘度を最適化するために行うものである。
すなわち、ガラスゴブがそのプレス前に上記工程を経る
ことによって、その内部の温度と外周部の温度との差が
徐々に接近する方向に制御される。ガラスゴブの温度制
御の詳細については後述する。なお、ターンテーブルを
用いた上記実施形態においては、上記冷却プレス工程及
び各リヒート工程の各実施時間は、ターンテーブルの停
止時間によって規定される。すなわち、上記各工程にお
いてプレス部材１４又はヒーター部材１５を下降し、ガ
ラスゴブを冷却又は加熱し、更にプレス部材１４又はヒ
ーター部材１５を上方に待避させる各動作を、一定のス
テップ回転を繰り返すターンテーブルの停止時間内に行
う必要がある。一つの実施例では、プレス部材１４によ
る冷却及び各ヒーター部材１５による加熱時間を、それ
ぞれ１〜３秒とした。

【００３８】上記冷却プレス工程及びリヒート工程によ
って温度制御されたガラスゴブは、次に位置Ｇに移送さ
れ、ここでプレスされる（ガラスプレス工程の実施）。
図３（Ａ）に示すように、ガラスプレス工程は、下面に
ガラスの成形面を有する上型１６を用いる。位置Ｇに移
送されたガラスゴブに対し、図示しない昇降装置によっ
て上型１６をプレスする。該プレスによって、ガラスゴ
ブは、下型１１と上型１６の成形面によって形成される
キャビティ内に延び広がり、所望の光学レンズブランク
ス形状が得られる。レンズブランクスの外周は、下型１
１を相対的に移動可能に支持する円筒状の胴型１７によ
って規定される。なお、上型は、プレス時におけるガラ
スの融着を避けると共に、プレス後におけるガラスの温
度を制御する目的から、所定の温度にされている。上記
目的を達成するためプレス前の上型の温度を、ガラスの
転移点Ｔｇ−５０〜Ｔｇ−１５０℃、好ましくはＴｇ−
７０〜Ｔｇ−１２０℃の範囲に維持することが好まし
い。

【００３９】本発明において、上記ガラスプレス工程を
実施するタイミングが重要である。上記冷却プレス工程
及びリヒート工程によって温度制御されたガラスゴブの
内部における粘度が、１０^3.5〜１０^6.5ポアズの範囲
（好ましくは、１０⁴〜１０⁶ポアズ未満の範囲、より好
ましくは１０^4.5〜１０^5.5ポアズの範囲）にあるとき
に、上記ガラスプレス工程を実施する。実施例では、１
０⁵ポアズのときにプレスを実施した。また、プレス時
のガラスの温度は、ガラス転移点Ｔｇ〜Ｔｇ＋５０℃が
好ましい。実施例ではＴｇ＋１０℃であった。これは、
従来のダイレクトプレス方式において用いられるプレス
の際の粘度１０²〜１０³ポアズに比して極めて高いもの
である。高い粘度においてプレスを行う理由は、プレス
後のガラスの熱収縮量を抑え、ガラス表面のヒケを減少
させるためである。ターンテーブルによるガラスゴブの
移動速度を基準に考えた場合、ガラスプレス工程の実施
位置を変える（例えば、位置Ｈ又はＩとする）ことによ
って、適正なプレスタイミングを設定することが可能で
ある。上記ガラスプレス工程では、高い粘度のガラスゴ
ブをキャビティ内で完全に圧延するために、一般的なダ
イレクトプレス方式におけるプレス圧の約６倍のプレス
圧を用いる。プレス圧は２．９４２〜７．８４５ＭＰ
ａ、好ましくは、４．９０３〜６．８６５ＭＰａでプレ
スする。実施例においては、このプレス圧を６．４７２
ＭＰａとした。

【００４０】プレス後のガラスは、位置Ｈ〜位置Ｍまで
搬送され、位置Ｍにおいて取り出される。位置Ｈ〜位置
Ｍ間を搬送される間に、ガラスは徐々に雰囲気温度によ
って自然冷却されていき、その体積が僅かに収縮する。
ダイレクトプレス方式において、このガラスゴブのプレ
ス後の熱収縮の過程において、ヒケの問題が発生する。
本発明においては、ガラスプレス前のガラスゴブの適正
な温度制御によって、ガラス内部の温度と外周部の温度
の差が近づく方向に制御される。その結果、プレス時及
びそれ以降におけるガラス内部と外周部の温度差が小さ
いものとなり、上記ヒケの発生が低減される。但し、前
述したようにガラス内部より外周部の温度の方が高くな
るまでリヒートしてしまうと、ダイレクトプレスとして
の生産性を損なうことになるので、ガラス外周部の温度
が内部の温度未満の時にプレスする。好ましくはガラス
内部と外周部の温度差は、１００℃以下、好ましくは５
０℃以下にするのが良い。なお、位置Ｈ〜位置Ｍの各位
置で、下型１１は、胴型１７に対し徐々に迫り上げら
れ、図３（Ｃ）で示すように、位置Ｍではガラスの外周
面が胴型１７よりも上方に位置している。そして、図３
（Ｄ）で示すように、図示しないピックアップ装置によ
って、ガラスは真空吸着され、上記ガラスの内部の温度
が、その転移点に対し±５０℃、好ましくは±３０℃、
より好ましくは±１０℃の範囲にあるときに、型より取
り出される。

【００４１】以上により本発明に係る成形方法によっ
て、光学レンズブランクが成形される。成形された光学
レンズブランクは、後にその表面を研削・研磨され光学
レンズとなる。本発明の成形方法を用いて成形されたレ
ンズブランクスは、表面のヒケが少なく、そのため削り
代を小さくすることができる。本実施例で得られた光学
レンズブランクを評価した結果は、下記の通りであった
ので、従来方式に比べ削り代を５０％削減できた。

【００４２】（１）片面取代０．３〜０．３５ｍｍ（２）中心肉厚公差０．１ｍｍ（３）外径寸法０．１ｍｍ（４）偏肉（片肉）１５０μｍ以下（５）曲率半径精度８０μｍ（６）プレス品下面のブツ２００μｍ以下

【００４３】ここで、片面取代はプレス品の上面若しく
は下面のみを研削するときの研削代、中心肉厚公差とは
中心肉厚の設定値と実測値との差、偏肉とは同一円周上
における最大肉厚と最小肉厚の差、曲率半径精度とは曲
率半径の設定値と実測値との差、プレス品下面のブツと
は、前述したＢＮ等の異物である。

【００４４】本実施例においては複数の下型をターンテ
ーブル上に設置したが、ターンテーブルでなく、例えば
ベルトコンベアのような直線的なものであっても、前記
複数の下型を順次各工程に移送できる搬送手段であれば
よく、前記複数の下型を一連の工程において、繰り返し
使用できるシステムであればよい。

【００４５】次に、上記各工程における、溶融ガラスの
温度状態について説明する。図４はガラスゴブが下型上
に供給されてから、レンズブランクスとして取り出され
るまでのガラスの内部及び外周部の温度状態の概念図を
示している。図では、本発明に係るガラス成形方法にお
けるガラスの上部、内部及び下部の温度変化の状態を実
線で示すと共に、冷却プレス工程及びリヒート工程を有
していない従来のダイレクトプレス方式におけるガラス
の上部、内部及び下部の温度変化の状態を破線で示して
いる。

【００４６】本発明におけるガラスの温度変化の説明に
先立って、従来の方法におけるガラスの温度変化につい
て概略説明する。ガラス供給工程において、溶融ガラス
が下型の成形面上に供給されると、ガラス転移点Ｔｇ−
１０℃程度に維持された下型と溶融ガラスの下部との間
の熱交換により、ガラスの下部の温度は急激に下降し、
ガラス転移点Ｔｇよりも低い温度で均衡する。一方、供
給されたガラスの上部及び内部の温度は、ガラス周辺の
雰囲気温度によって冷却され、徐々に下降していく。こ
のとき、ガラスの内部の温度変化に比べて、ガラスの上
部における温度変化の割合は大きくなる。この結果、ガ
ラスのプレス工程が開始されるまでに、ガラス内部の温
度とガラス上部の温度との差が徐々に大きくなってい
く。ガラスのプレス工程において、ガラス転移点Ｔｇ−
１００℃程度に維持された上型が、ガラスゴブの上部及
び内部の温度を冷却する。このとき、ガラスの上部は、
上型に直接接触し、その温度は急激に冷却されてガラス
の転移点Ｔｇ以下となる。一方で、ガラスの内部の温度
は、ガラスの外周部が先に低温となってその粘度が上が
ることから、内部の熱が外に逃げにくくなり、急激に冷
却されることはない。この結果、ガラスプレス後のガラ
スの内部と、ガラスの上部及び下部との温度差が大きい
ものとなり、また、プレス時のガラスの粘度が低いこと
からプレス後の熱収縮が大きいものとなり、ガラス表面
にヒケが発生する。

【００４７】次に、グラフ上の実線に沿って、本発明に
おけるガラスの温度変化について説明する。ガラス供給
工程において、溶融ガラスが下型の成形面上に供給され
ると、下型と溶融ガラスの下部との間の熱交換により、
ガラスの下部の温度は急激に下降し、ガラス転移点Ｔｇ
よりも低い温度（Ｔｇ〜Ｔｇ−５０℃）で均衡する。一
方、供給されたガラスの上部及び内部の温度は、ガラス
周辺の雰囲気温度によって冷却され、徐々に下降してい
く。このとき、ガラスの内部の温度変化に比べて、ガラ
スの上部における温度変化の割合は大きくなる。ここま
でのガラスの各部における温度変化は、上記従来の場合
と同じである。

【００４８】本発明において、冷却プレス工程が実施さ
れると、ガラスゴブの上部及び内部の温度は冷却され
る。特に、プレス部材と直接接触するガラスゴブの上部
の温度降下は、その内部の温度降下に比べて急激なもの
となる。次に、３回に渡る断続的なリヒート工程によっ
て、ガラスゴブ、特にその上部の温度が上昇され又は一
定以下（Ｔｇ以下）にならないように維持される。一方
で、ガラス内部の温度は、上記リヒート工程による加熱
の影響を受け難くなっており、冷却プレス工程において
与えられた温度勾配で下降していく。これは、冷却プレ
ス工程によって、ガラス上部の粘度が引き上げられたこ
とによるガラス上部の熱伝導率の低下に起因するものと
思われる。その結果、ガラス上部の温度とガラス内部の
温度は徐々に近づいていき、ガラスプレス工程において
接近したものととなる。なお、ガラス下部の温度は、ガ
ラス内部との温度差及び上記リヒート工程における加熱
によってガラス転移点Ｔｇに向けて引き上げられる。

【００４９】ガラスのプレス工程で、従来同様、上型が
ガラスゴブの上部及び内部の温度を冷却する。このと
き、ガラスの上部は、Ｔｇ−５０〜Ｔｇ−１５０℃に維
持された上型に直接接触し、その温度は急激に冷却され
てガラスの転移点Ｔｇ以下となる。ガラスの内部の温度
は、ガラスの外周部が先に低温となってその粘度が上が
ることから、内部の熱が外に逃げにくくなり、急激に冷
却されることはないが、プレス時におけるその温度が、
従来の場合に比して低いので、プレス後のガラス上部と
の温度差は、比較的小さいものとなる。また、ガラス下
部の温度もリヒート工程によってＴｇ近傍に上昇されて
いるので、ガラス下部と内部との温度差も比較的小さい
ものとなる。本発明においては、ガラス内部と上部の温
度差が５０〜１００℃と小さいことから、ガラス内部の
粘度が１０^3.5〜１０^6.5ポアズと高くなっても、ガラス
上部の粘度がその流動性を失うほどに高くなり過ぎるこ
とはないので、好適な粘度でのプレスが可能となる。こ
の結果、ガラス表面のヒケが抑えられると共に、ヒケの
不均一な分布が回避される。なお、上記冷却プレス工程
及びリヒート工程を経たガラスゴブ内部の粘度は、これ
らの工程を経ない場合に比べて短い時間で好適な粘度、
すなわち１０^3.5〜１０^6.5ポアズに達する。その結果、
レンズブランクスの生産性が向上する。図１における位
置Ｈ〜位置Ｌにおける自然冷却の工程を経て、ガラスの
上部、内部及び下部の温度がガラス転移点Ｔｇに接近し
たところで、型から取り出す。理想的には、ガラスの各
部の温度が、ガラスの転移点Ｔｇに対し＋−１０℃の範
囲にあるときに、型から取り出す。なお、図４において
は、ガラスプレス時におけるガラス下部の温度が転移点
Ｔｇ以下であるが、これが転移点Ｔｇを超えるものであ
っても良い。

【００５０】以上、本発明の一実施形態を図面に沿って
説明した。しかしながら本発明は上記実施形態に示した
事項に限定されず、特許請求の範囲の記載に基いてその
変更、改良等が可能であることは明らかである。上記実
施形態においては、下型の成形面上に供給したガラスの
内部と外周部との温度を近づけるようガラスの温度を制
御するために、冷却プレス工程及び３回の断続的なリヒ
ート工程を実施するものを示した。しかしながら、他の
態様によって上記ガラスの温度制御を達成することが可
能であろう。また、上記冷却プレス工程においては、プ
レス部材をガラスゴブ上に接触させることによってその
冷却を行ったが、ガラスゴブ上部の雰囲気温度を下げる
ことによってこの目的を達成しても良い。また、リヒー
ト工程において、加熱部材をガラスゴブに直接接触させ
るようにしても良い。実施形態で示したリヒート工程
は、３回に渡る断続的なものであったが、本発明におい
てこの回数は限定されないし、また連続的なものであっ
ても良い。

【００５１】本発明に係るガラス製品のプレス成形方法
は、実施形態で示したような光学レンズブランクの製造
に限らず、広くガラス製品一般に適用可能なものである
が、ガラスの中央及び周辺部において肉厚の異なる光学
レンズや、比較的肉厚の厚いガラス製品に適用して好適
なるものである。

【００５２】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、いわゆるダ
イレクトプレス方式のプレス成形方法において、レンズ
ブランクス表面に分布するヒケを低減し、またヒケが一
部に集中することを防止することができる。その結果、
研削工程で除去される削り代を少なくすることができ、
研削屑の少ないレンズブランクスを提供することができ
る。

【００５３】また、本発明によって、従来より短い時間
で、ガラスの粘度を、プレスする際の好適な粘度にする
ことができるようになり、これによってレンズブランク
スの生産性が向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプレス成形方法における各工程の
実施位置をターンテーブルを中心に示した図である。

【図２】本発明における各工程においてガラスを成形す
る様子を示す概略図である。

【図３】本発明における各工程においてガラスを成形す
る様子を示す概略図である。

【図４】ガラスゴブが下型上に供給されてからレンズブ
ランクスとして取出されるまでのガラスの内部及び外周
部の温度状態の概念図である。

【図５】ブツを回避するために本発明で用いられる下型
及び胴型の断面図である。

【符号の説明】

１０ターンテーブル１１下型１１ａ成形面１２白金製パイプ１３シャー１４プレス部材１４ａ接触面１５ヒーター部材１６上型１７胴型１７ａ面取り部Ａ〜Ｐ各工程の実施位置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上型及び下型を備えた型を使用したガラ
ス製品のプレス成形方法において、溶融したガラスを上記下型の成形面上に供給する工程
と、上記下型の成形面上に供給したガラスの内部と外周部と
の温度を近づけるよう上記ガラスの温度を制御する工程
と、上記温度制御されたガラスの粘度が１０^3.5〜１０^6.5ポ
アズの範囲にあるときに、上記上型及び下型の成形面に
よって上記ガラスをプレスする工程と、を備えたことを
特徴とするガラス製品のプレス成形方法。
【請求項２】上記ガラスをプレスする工程を、上記温
度制御されたガラスの粘度が１０^4.5〜１０^5.5ポアズの
範囲にあるときに実施することを特徴とする請求項１記
載のガラス製品のプレス成形方法。
【請求項３】上記温度を制御する工程は、上記ガラス
の内部の温度を低下させ、上記ガラスの外周部の温度を
上昇させることによって、上記ガラスの内部と外周部と
の温度を近づけることを特徴とする請求項１又は２記載
のガラス製品のプレス成形方法。
【請求項４】上記ガラスの内部と外周部との温度を近
づける工程は、該ガラスの外周部の温度が該ガラスの内
部の温度未満である範囲で実施されることを特徴とする
請求項３記載のガラス製品のプレス成形方法。
【請求項５】上記温度を制御する工程は、上記ガラス
をその上型側から冷却する工程と、上記冷却の後に、上
記ガラスをその上型側から加熱する工程とを含むことを
特徴とする請求項１、２、３又は４記載のガラス製品の
プレス成形方法。
【請求項６】上記冷却する工程は、上記ガラスの上型
側表面に、熱を吸収する熱吸収部材を所定時間接触させ
る工程を含むことを特徴とする請求項５記載のガラス製
品のプレス成形方法。
【請求項７】上記熱吸収部材を所定時間接触させる工
程は、所定の圧力をもって上記ガラスの上型側表面に上
記熱吸収部材を押し付けることを特徴とする請求項６記
載のガラス製品のプレス成形方法。
【請求項８】上記熱吸収部材を所定時間接触させる工
程の前に、上記熱吸収部材を上記ガラスの周辺から離れ
た位置における雰囲気温度に維持することを特徴とする
請求項６又は７記載のガラス製品のプレス成形方法。
【請求項９】上記加熱する工程は、上記ガラスの上型
側表面に、熱源を所定時間近接させる工程を含むことを
特徴とする請求項５、６、７又は８記載のガラス製品の
プレス成形方法。
【請求項１０】上記ガラスをプレスする工程の後に、
上記ガラスの内部の温度が、その転移点に対し＋−５０
℃の範囲にあるときに、上記ガラスを上記型から取り出
す工程を更に含むことを特徴とする請求項１、２、３、
４、５、６、７、８又は９記載のガラス製品のプレス成
形方法。
【請求項１１】下型を順次上記各工程の実施位置に移
送して、上記各工程を実施することを特徴とする請求項
１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０記載のガ
ラス製品のプレス成形方法。
【請求項１２】下型を順次上記各工程の実施位置に移
送して、上記各工程を実施することを繰り返して、ガラ
ス製品を連続的にプレス成形することを特徴とする請求
項１１記載のガラス製品のプレス成形方法。
【請求項１３】ターンテーブルの円周上に設置した複
数の下型を、上記ターンテーブルの回転によって順次上
記各工程の実施位置に移送して、上記各工程を実施する
ことを特徴とする請求項１１又は１２記載のガラス製品
のプレス成形方法。
【請求項１４】上記ガラス製品が光学レンズ用材料で
あることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、
７、８、９、１０、１１、１２又は１３記載のガラス製
品のプレス成形方法。
【請求項１５】請求項１０記載のガラス製品のプレス
成形方法を用いて成形したガラスの表面を研削及び研磨
して、最終的なガラス製品を製造するガラス製品の製造
方法。
【請求項１６】ガラス製品のプレス成形装置におい
て、ガラス製品の成形面を有する上型及び下型を備えた型
と、溶融したガラスを上記下型の成形面上に供給する供給手
段と、上記下型の成形面上におけるガラスの内部と外周部との
温度を近づけるよう上記ガラスの温度を制御する温度制
御手段と、上記上型及び下型の成形面を接近させて、上記ガラスを
プレスする型駆動手段とを備え、上記温度制御手段により温度制御されたガラスの粘度が
１０^3.5〜１０^6.5ポアズの範囲にあるときに、上記型駆
動手段を動作させて上記ガラスをプレスすることを特徴
とするガラス製品のプレス成形装置。
【請求項１７】上記温度制御手段は、上記ガラスをそ
の上型側から冷却する冷却手段と、上記冷却の後に、上
記ガラスをその上型側から加熱する加熱手段とを備える
ことを特徴とする請求項１６記載のガラス製品のプレス
成形装置。
【請求項１８】上記下型の成形面上に供給されたガラ
スを、上記冷却手段、上記加熱手段、上記型駆動手段の
設置位置に順次移送させる下型の搬送手段を更に備えた
ことを特徴とする請求項１７記載のガラス製品のプレス
成形装置。