JP2002068757A

JP2002068757A - ガラス成形品の製造方法及び製造装置、並びにガラス製品の製造方法

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Publication number: JP2002068757A
Application number: JP2000265179A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Maeda; 伸広前田; Atsushi Saito; 淳齋藤
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2002-03-08
Anticipated expiration: 2020-09-01
Also published as: JP4495842B2; CN1340467A; TWI245748B; US6701750B2; US20020046577A1

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】下型の成形面上に供給された溶融ガラスを
プレスするのに先立って、下型上のガラス塊の上表面を
冷却し、次いで該ガラス塊からの放熱を抑制することに
よってガラス塊の内部と外周部との温度を近づけるよう
にする。ガラス塊のプレスは、ガラス塊の粘度が１０
^3.5〜１０^6.5ポアズの範囲にあるときに行なう。ガラス
をプレスする前に一旦ガラスの上表面を急冷することで
ガラスの持つ熱量を急速に奪い、その後ガラスの内部と
外周部における温度を近づけることで、比較的高くかつ
均一に近い粘度でガラスをプレスでき、これによってガ
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。この結果、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成形品の製造方法及び装置に
関し、特に、溶融したガラス塊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製造方法及び装置
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、レンズ
ブランクスという）などのガラス成形品を成形する方法
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
のガラスゴブと呼ばれるガラス塊となる。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、前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、前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ないしはガ
ラス成形品の成形が強く望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】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
低下してプレス成形に適さない粘度になるため、溶融ガ
ラス内部の温度が十分に降下していなくても、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、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】前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、何れも前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】また一方、ダイレクトプレスでは、溶融ガ
ラスの下部は、予めガラス転移点Ｔｇ付近に保持された
下型に供給されてからは下型温度に向かって冷却され続
けるので、そこがプレス成形可能な粘度を超えてしまう
前にプレス成形工程を行う必要があるという制約を持
つ。

【０００７】従って、この制約の中で、ダイレクトプレ
ス方式におけるガラス素子の成形における、溶融ガラス
塊の持つ熱量を効果的に低減し、更に内部と外周部との
温度差を小さくすること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
成形品を製造する方法及び装置を提供することが本発明
の目的である。

【０００８】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
ラス成形品の製造方法及びプレス成形装置、並びに研
削、研磨量を低減したガラス製品の製造方法を提供する
ことにある。

【０００９】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、前記ヒケ
の発生を低減することができるガラス成形品の製造方法
及びプレス成形装置、並びに研削、研磨量を低減したガ
ラス製品の製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前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てガラス塊
をプレスし、ガラス成形品を得るガラス成形品の製造方
法において、溶融したガラス塊を前記下型の成形面上に
供給する工程と、前記下型の成形面上に供給されたガラ
ス塊の上表面を冷却する工程と、前記ガラス塊の上表面
を冷却する工程の後、前記ガラス塊からの放熱を抑制
し、これによってガラス塊の内部と上部の温度を近づけ
る工程と、前記ガラス塊からの放熱を抑制する工程の
後、ガラス塊の粘度が１０^3.5〜１０^6.5ポアズの範囲に
あるときに、前記上型及び下型の成形面によってガラス
塊をプレスする工程とを備えて構成される。下型に供給
された溶融ガラス塊の持つ熱量を、上表面に冷却部材を
接触させる等の手段により冷却することで短時間の間に
奪い、最適なプレス成形時の総熱量に近づけるととも
に、その後のプレス成形までの時間で、ガラス塊からの
放熱を抑制することでガラス塊の持つ総熱量を大きく低
減させないまま、前記の上表面の冷却により更に大きく
なったガラス塊の内部と上表面における温度を近づけ、
ガラス塊全体をなるべく均一な比較的高い粘度にしてプ
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。

【００１１】また、本発明は、ガラス塊をプレスして成
形されたガラス成形品から最終的なガラス製品を製造す
るガラス製品の製造方法において、前記ガラス成形品の
製造方法を用いて、前記ガラス成形品を成形する工程
と、前記ガラス成形品の表面を研削及び研磨して前記最
終的なガラス製品を成形する工程とを備えたことを特徴
とするものである。

【００１２】本発明において、ガラス塊の上表面を冷却
する工程においては、その冷却手段としてガラスに対し
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、例えば冷却空気を吹き付けるものであっても良い
が、ガラスプレス工程までの限られた時間（ガラス下部
が予めガラス転移点Ｔｇ付近に保持された下型によりプ
レス成形できなくなる粘度まで冷却されるまでの時間）
の中で、後の放熱抑制によるガラス塊の均熱化のための
時間をより十分に取るためには、冷却効果の高い直接的
に作用させる方法が望ましく、かつ短時間で冷却工程を
終えるのが望ましい。冷却部材は接触させた時、溶融ガ
ラスに品質欠陥が発生しない範囲でできるだけ低温に保
持され、ガラスを汚染する心配が少なく、かつ熱容量が
大きく、熱伝導率が高いことが望ましく、また溶融ガラ
スと接触するので、ある程度の耐熱性も必要である。具
体的には金属材料の無垢材が望ましく、熱伝導率が高
く、融点も１０００℃以上の銅などが適しているが、熱
伝導率はあまり高くないが安価で加工しやすい鉄でも機
能的には全く問題ない。構造例としてはガラスの円周方
向に温度差ができにくいよう円形の断面形状を持ち、中
心部に垂直方向に穴を開け、一定の低温度を維持するた
め連続的に冷却（空冷又は水冷）を行うものが好まし
い。

【００１３】この場合において、ガラス塊の上表面を冷
却する工程は、前記ガラスの上表面に、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
部材を所定の深さまで押し付ける工程、あるいは熱吸収
部材を所定の接触面積で所定の深さまで押し付ける工程
を含むことができる。熱吸収部材は、冷却条件の再現性
を保つためガラスに対する接触の前に、前記ガラス温度
より低い一定温度に維持することが好ましい。

【００１４】また、前記ガラス塊からの放熱を抑制する
工程は、前記ガラス塊の内部より低温の遮熱部材と、前
記ガラス塊の上部とを非接触で所定時間（好適には、３
秒〜５０秒）接近させる工程を備えることが好ましい。
好適な実施形態において、この工程は、少なくとも前記
ガラス塊の上表面に面する表面の放射率が０．４以下で
ある遮熱部材と、前記ガラス塊の上部とを非接触で接近
させるものである。本工程の実施により、ガラスの内部
と上表面の温度差は、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。

【００１５】本発明の更に好ましい態様としては、前記
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前記各工程の実
施位置に移送する。

【００１６】また、好ましくは、本発明により成形され
るガラス成形品が光学レンズ用材料である。

【００１７】さらに本発明は、ガラス成形品の製造装置
において、ガラス成形品を成形する成形面を有する上型
及び下型を備えた型と、溶融したガラス塊を前記下型の
成形面上に供給する供給手段と、前記下型の成形面上に
供給されたガラス塊の上表面を冷却する冷却手段と、前
記冷却手段により冷却されたガラス塊からの放熱を抑制
し、これによってガラス塊の内部と上部の温度を近づけ
る放熱抑制手段と、前記上型及び下型の成形面を近接さ
せて、前記ガラスをプレスする型駆動手段とを備えるこ
とを特徴とするものである。ここで、前記放熱抑制手段
により、その内部と上表面の温度が近づけられたガラス
塊の粘度が１０^3.5〜１０^6.5ポアズの範囲にあるとき
に、前記型駆動手段を動作させて、ガラス塊のプレスを
行う。

【００１８】ここで、前記放熱抑制手段は、前記ガラス
塊の内部より低温の遮熱部材と、前記遮熱部材と前記ガ
ラス塊の上部とを非接触で接近させる手段とを備えるこ
とが好ましい。

【００１９】また、前記遮熱部材は、好ましくは少なく
とも前記ガラス塊の上表面に面する表面の放射率が０．
４以下であること、より好ましくは、断熱材に、少なく
とも前記ガラス塊の上表面に面する表面の放射率が０．
４以下である層を被覆したものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明のー実施形態を図面
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塊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。さらに、ガラスの上部であって、上型の成
形面によってプレスされる部分を上表面と言う。

【００２１】図１は、ターンテーブルを中心に、本発明
に係るガラス成形品の製造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１
０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。

【００２２】本実施形態に係るガラス成形品の製造方法
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上表面を冷却する工程
（以下、上表面冷却工程という）、ガラス塊からの放熱
を抑制してガラス塊の内部と上表面の温度を近づける工
程（以下、放熱抑制工程という）、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
各工程によって構成される。図２〜図５に示す（Ａ）〜
（Ｈ）には、前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。前記各図の下には、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。

【００２３】前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１０００〜１
１００℃程度の溶融ガラスを得る。実施例では、ガラス
転移点Ｔｇが６１５℃、軟化点Ｔｓが６５０℃であるSi
O2-TiO2系のガラスを使用した。図２（Ａ）及び（Ｂ）
に示すように、白金製パイプ１２から前記溶融ガラス
を、前記位置Ａにある下型１１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
表面張力で丸みを帯び、ガラスゴブと呼ばれるおはじき
状のガラス塊になる。

【００２４】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、これを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。前記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。

【００２５】次に、図１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１つのステップで、上表面冷却工程の実施位置
Ｂへ搬送される。位置Ｂには、上表面冷却工程を実施す
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３（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熱吸
収部材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Ｂに来ると、昇降装置が駆動さ
れ、熱吸収部材１４が下降される。熱吸収部材１４の下
降によって、その接触面１４ａは、ガラスゴブの上表面
を押し付けて変形させ、これによってガラスゴブの上部
と熱吸収部材の接触面１４ａの面接触が達成される。ガ
ラスゴブへ接触する前の熱吸収部材１４及びその接触面
１４ａはガラスゴブ温度より低い一定温度を保持するよ
う冷却されており、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、熱吸
収部材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、前記熱吸収
部材として、鉄（熱伝導度：７３〜３０Ｗ／ｍ・Ｋ）を
用いたが、銅（熱伝導度：１６６〜１８０Ｗ／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
部材を用いた場合や接触前の熱吸収部材の保持温度が高
いほど、その冷却効果は小さくなる。上表面冷却工程実
施後のガラスの温度状態を最適化するために、熱吸収部
材として使用する金属の材料、保持温度、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。

【００２６】なお、熱吸収部材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、通常コブラインと呼ばれるもので
あるが、このコ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。

【００２７】なお、前記上表面冷却工程において、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
成形面を持った熱吸収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。熱吸収部材は、上表面冷却工程の前
に前記ガラスゴブの平均温度よりも低い一定温度に維持
しておくことが望ましい。

【００２８】前記上表面冷却工程を経たガラスゴブは、
次に放熱抑制工程に搬送される。本実施形態において放
熱抑制工程は、図１における位置Ｃ、Ｄ及びＥの３セク
ションにおいて、連続的に実施される。放熱抑制工程
は、先の上表面冷却工程で一旦表面冷却されたガラスゴ
ブを、その表面からの放熱を抑えることで、表面−内部
の熱交換により均熱化する工程である。放熱抑制工程を
実施するために、位置Ｃ、Ｄ及びＥには、胴型真上に近
接してほとんど隙間なく遮熱部材１５が設置されてい
る。遮熱部材１５は、図１に示すようにテーブル回転時
もその機能を果たすよう、ターンテーブルの軌道に沿っ
て、上表面冷却工程位置の終りからガラスプレス位置の
直前までほとんど隙間無く設置されるのが望ましい。

【００２９】遮熱部材の少なくともガラスゴブの上表面
に面することになる表面は、ガラスゴブからの熱放射を
吸収しにくいよう、放射率が低い材料で構成されること
が望ましく、放射率が０．４以下の面であることが好ま
しく、放射率が０．１以下の面であることが更に好まし
い。

【００３０】また、遮熱部材の少なくともガラスゴブの
上表面に面することになる表面は、金属からなる面であ
ることが好ましく、金属の研磨面であることがより好ま
しい。一般的に金属の研磨面は放射率が非常に小さい
（０．１前後）が、酸化すると大幅に放射率が上がるの
で、溶融ガラスに長時間近接する当該用途の場合、ある
程度高温でも表面光沢（低い放射率）を保つ金属材料と
することがより好ましい。例えば白金、ニッケル等のよ
うな金属材料が適している。

【００３１】またセラミックスも耐熱性には優れている
が、放射率は金属の研磨面に比べるとかなり大きい（ア
ルミナの場合５４０℃での放射率は約０．７）。実際の
適用においては白金は高価なので、比較的高温での酸化
に強いニッケル板を用いた。

【００３２】また遮熱部材は熱容量が大きいとガラスと
の温度差により冷却能力が大きくなるので、ガラスゴブ
の上表面に面する表面を放射率が０．４以下の材料で構
成し、内部は熱容量ができるだけ小さく、熱伝導率の小
さな材料で構成して、複合構造とするのが性能上望まし
いと考えられる。図３（Ｄ）には、この実施形態に従っ
た遮熱部材１５が断面図により示されている。図におい
て、遮熱部材１５は、熱容量の小さい断熱部材１５ａの
表面を、放射率が０．４以下の材料１５ｂで被覆して構
成される。このような複合構造をとることによって、遮
熱効果と断熱効果を得ることができる。実際の適用にお
いては、厚み０．５ｍｍの金属（ニッケル）の薄板で、
断熱性に優れた厚み２０ｍｍのセラミックファイバー製
ボードを被覆した。

【００３３】ここで、遮熱部材は、これがその接近によ
りガラスゴブを加熱することのないよう、ガラスゴブ内
部の温度よりも低温にしておく必要がある。遮熱部材の
温度のより好ましい温度範囲は、ガラス転移点Ｔｇ〜ガ
ラスゴブの平均温度である。

【００３４】前記上表面冷却工程及び放熱抑制工程は、
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
の粘度を最適化し、より均一化するために行うものであ
る。すなわち、ガラスゴブがまずプレス前に前記上表面
冷却工程を経ることによって、ガラスゴブの熱量を必要
なだけ急速に奪う。その際その内部温度と外周部の温度
との差は一旦大きくなるが、次の放熱抑制工程で表面か
らの放熱を低減し、その間、ガラスゴブの内部と外周部
（特にガラスゴブ上部）との熱交換によって、両者の温
度差を徐々に小さくし、全体を均一な粘度（温度）に近
づけていくことになる。

【００３５】なお、ターンテーブルを用いた前記実施形
態においては、前記上表面冷却工程の実施時間は、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、
上表面冷却工程においては熱吸収部材１４を下降し、ガ
ラスゴブを冷却し、更に上方に待避させる動作を、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、熱吸収部材１４
による冷却時間を、１〜３秒とした。また、前記放熱抑
制工程の実施時間は、下型１１が位置Ｂ（上表面冷却工
程）からの移動を開始してから位置Ｆ（ガラスプレス工
程）への移動を完了するまでの時間によって規定され
る。好適な実施形態において、放熱抑制工程の実施時間
は、３〜５０秒の範囲で設定され、実施例ではこの時間
を１５〜２０秒とした。

【００３６】前記上表面冷却工程及び放熱抑制工程によ
って温度制御されたガラスゴブは、次に位置Ｆに移送さ
れ、図４（Ｅ）に示すように、ここでプレスされる（ガ
ラスプレス工程の実施）。位置Ｆ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。

【００３７】本発明において、前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。前記上表面冷却工程
及び放熱抑制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、前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
のガラス外周部の温度は、ガラス転移点Ｔｇ〜Ｔｇ＋５
０℃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Ｇ又はＨ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。前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２．９４２〜７．８４５
ＭＰａ、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６．４
７２ＭＰａとした。

【００３８】ここで重要な点は、如何にして前記の条件
でガラスプレス工程を安定して実施するかということで
ある。ガラス下部は後述のように、下型の成形面上に溶
融ガラスが供給された後は一方的に冷却されることは避
けられない。そのため、ガラスプレス工程を実施するタ
イミングは、ガラスゴブの下部の温度条件の制約により
決めざるを得ず、その時間を超えるとガラス下部の粘度
がプレス成形に適した範囲よりも大きくなり、そのよう
な状態になってからプレスすると成形品質に問題が出
る。そこで、その制約時間の中でガラス上部をプレス成
形に最も適した条件（ガラスの粘度）にし、かつガラス
ゴブの内部と外周部の温度が近づいた時点でガラスプレ
ス工程を実施しなければならない。

【００３９】ガラスゴブの内部と外周部の温度を近づけ
るために、上表面の冷却工程の後、上表面側を加熱する
という方法も考えられるが、本発明による放熱抑制工程
はこれとは明らかに区別されるものである。すなわち、
前記の制約時間内にガラス上部を均一に目的の粘度近く
にするには、下型に供給された溶融ガラスが供給時に有
する熱量を供給後に減らす必要がある（ガラス下部の温
度は下型成形面に接することにより急速に低下するが、
ガラス内部の温度は、ガラス供給時のガラスの持つ熱量
が大きいとなかなかプレスに適した粘度まで低下しな
い）。このような供給時のガラスの持つ熱量に関する制
約内で外部より再加熱をしてしまうと、前記冷却工程か
らガラスプレス工程までの限られた時間内でのガラス熱
量の制御が困難になってしまう。例えば、再加熱による
ガラスゴブの均熱化は、加熱が過剰になるとガラスゴブ
の上部の粘度が下がり過ぎ、ガラスプレス工程で、型を
構成する部材間にあるクリアランス、すなわち上型と下
型のクリアランスや上型と胴型のクリアランスからガラ
スがはみ出し、形状品質欠陥の原因になったり、型を傷
つける原因となり、型寿命を著しく縮め、製造コストを
押し上げる原因ともなる。

【００４０】さらに、均熱化のためのガラスゴブの再加
熱では、ガラス上部を再加熱するヒーターの出力調整の
基準を定めるのが難しい、一度冷却したガラスゴブの上
部を再加熱するため余分なエネルギーを要するなどの問
題もある。

【００４１】また、再加熱ヒーターは、短時間の作用時
間で効果を上げるためと、多種のガラスを軟化させるだ
けの能力が必要なため、実用においては１０００℃以上
の加熱能力が必要となる。そのため安価なニクロムヒー
ターでは熱的に耐えられず、適用できるヒーター材料が
限られるため非常に高価になり製造コストを押し上げる
要因になる。また、高価なヒーターを使用したとして
も、長期にわたる使用における断線等のトラブルは避け
られず、生産の稼働率を下げる原因になってしまう。

【００４２】そのため、本形態では冷却工程からガラス
プレス工程までガラスゴブの上部を再加熱せず、上表面
を遮熱部材により非接触状態で覆うことにより、ガラス
ゴブからの放熱を抑制し、これによってガラスゴブ内部
と外周部の温度を近づけている。そのため、溶融ガラス
が下型に供給された初期に持ち込んだ熱量の一部を、プ
レス成形前の均熱時に有効利用でき、ガラスの熱量の制
御は上表面冷却で奪う熱量の管理のみになるので制御し
やすくなる。また、ガラスの上部を過度に低粘度化する
心配が無く（特にガラス内部より上表面を低粘度にする
ことは無い）、プレス成形によるガラスの「はみ出し」
等の品質欠陥発生を低減することができる。さらに、再
加熱のためのエネルギーやヒーターが不要になり、ヒー
ター断線による生産稼働率低下を防止することができ
る。

【００４３】前記のように、本形態では冷却工程からガ
ラスプレス工程までガラスゴブの上部を再加熱しないの
で、ガラスゴブの上表面を冷却する工程では、前記下型
の成形面上に供給されたガラスゴブの持っている総熱量
を、ガラスゴブ全体が均一にプレス成形に適した粘度に
なったと仮定した時に持つ総熱量近くまで、短時間に減
少させることになる。なお、放熱抑制工程においてはそ
の工程における作用にも拘わらず、ガラスゴブからは一
定の熱量が奪われるので、上表面冷却工程の冷却条件
（例えば、熱吸収部材をガラスゴブの上表面に接触させ
る時間、ガラスゴブに接触させる際の熱吸収部材の温
度）は、その際に失われる熱量を考慮してプレス時の適
正な粘度条件が得られるように決められる。

【００４４】上述したように、溶融ガラスの供給からプ
レス成形まで時間は、ガラスゴブの下部がプレス可能な
粘度範囲を超えないとの制約を受けるため、上表面冷却
工程、ガラスゴブの内部と上表面を近づける工程（放熱
抑制工程）、ガラスプレス工程を連続して行うことが好
ましい。そうすることにより、遮熱部材を前記冷却工程
後できるだけ早期にガラスゴブの上表面側に近接して、
プレス工程直前まで設置させることができ、ガラス下部
が適正な粘度範囲を超える前に、ガラスゴブをより均熱
化することができる。

【００４５】放熱抑制工程において、下型への放熱を除
くガラスゴブからの放熱を低減すたためには、ガラスゴ
ブの露出面積を極力減らすことが望ましい。そのため、
少なくとも前記工程中、ガラスゴブは下型キャビティ
内、又は下型と胴型で構成されるキャビティ内に収容
し、遮熱部材でガラスゴブの上表面を覆うことが望まし
い。上表面冷却工程において、ガラスゴブ上部の冷却の
ため、熱吸収部材で下型成形面上のガラスゴブを押圧す
ることによって、ガラスゴブを下型キャビティ内又は下
型と胴型で構成されるキャビティ内に収容するようにし
てもよいし、放熱抑制工程中、胴型に対して下型を相対
的に下げ、胴型上端よりもガラスゴブの上表面が低くな
るようにし、ガラスゴブが前記下型と胴型により構成さ
れるキャビティ内に収容するようにしてもよい。これら
の場合も、遮熱部材はガラスゴブに触れない範囲で、胴
型上端に近接させることが放熱量低減の上から好まし
い。

【００４６】また上述のように、放熱抑制工程において
ガラスゴブを下型、又は下型と胴型により構成されるキ
ャビティ内に収容することによって、遮熱部材下をガラ
スゴブを載置した下型を移送してもガラスゴブと遮熱部
材が接触することがない。そのため、上表面冷却工程の
実施位置からプレス工程の実施位置へ下型を移送する間
に放熱抑制工程を行うことができ、制約された時間内に
効率よくガラスゴブの均熱化を行うことができる。

【００４７】なお、放熱抑制工程の継続時間は、ガラス
ゴブ下部が下型との熱交換によりガラス転移点Ｔｇ近傍
に冷却されて、プレス成形時に問題が生じない時間まで
が限界であり、下型の温度やガラスゴブの熱容量によ
り、３〜５０秒の範囲で設定することが好ましい。

【００４８】次に、図１の位置Ｆにおいてプレスされた
ガラスは、位置Ｇ〜位置Ｍまで搬送され、位置Ｍにおい
て取り出される。位置Ｇ〜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。なお、位置Ｇ〜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５（Ｇ）で示すように、位置Ｌ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５
（Ｈ）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。

【００４９】以上により本発明に係るガラス成形品の製
造方法によって、光学レンズブランクがガラスのはみ出
しなしに成形される。成形された中間製品である光学レ
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。（１）片面取代０．３〜０．３５ｍｍ（２）中心肉厚公差０．1ｍｍ（３）外径寸法公差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

【００５０】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、離型性を良好にするために下型に付着される六方晶
ＢＮ（窒化ボロン）等からなる粉末耐熱性固体潤滑剤粉
末等の異物である。

【００５１】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。

【００５２】次に、前記各工程における、溶融ガラスの
温度状態について説明する。図６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、中心部及び下部の温度変化の状態を
実線で示すと共に、上表面冷却工程及び放熱抑制工程を
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、中心部及び下部の温度変化の状態を破線で示
している。

【００５３】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、肉厚が厚ければ厚いほど下がりにくい。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。

【００５４】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、前記従来の場合
と同じである。

【００５５】本発明において、上表面冷却工程が実施さ
れると、ガラスゴブ全体の熱量は急速に奪われる。特
に、冷却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り、
温度差は溶融ガラスが供給された当初より大きくなる。
次に、放熱抑制工程によって、ガラスゴブの上部からの
放熱が抑えられると、ガラス内部と上部（表面）との間
で行われる熱交換により上部の温度は再上昇し、内部温
度は下降しその温度差は徐々に小さくなる。なお、ガラ
ス下部の温度は、熱容量の大きな下型温度に大きく支配
されるので、放熱抑制工程では若干下降速度は遅くなる
ものの、溶融ガラス供給後ガラス温度は、予めガラス転
移点Ｔｇ近くに保持された下型温度に向かって一方的に
下がり続ける。ガラス下部の温度がＴｇ近くまで冷却さ
れてしまうとプレス成形は不可能になるので、溶融ガラ
スが下型に供給されてからプレス成形できる限界は、ガ
ラス下部の温度降下状態（粘度）によることになる。

【００５６】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、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。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、前記上表面冷却工程及び放熱抑制工程を経たガラス
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、場所による差が小さく好適な粘度、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Ｇ〜
位置Ｌにおける自然冷却の工程を経て、ガラスの上部、
中心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。

【００５７】以上、本発明のー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前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づいてそ
の変更、改良等が可能であることは明らかである。

【００５８】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。

【００５９】

【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。

【００６０】また、本発明によって、従来より短い時間
で、ガラスの粘度を場所による差が小さく、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】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５】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６】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。

【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熱吸収部材１４ａ接触面１５遮熱部材１６上型１７胴型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てガラ
ス塊をプレスし、ガラス成形品を得るガラス成形品の製
造方法において、溶融したガラス塊を前記下型の成形面上に供給する工程
と、前記下型の成形面上に供給されたガラス塊の上表面を冷
却する工程と、前記ガラス塊の上表面を冷却する工程の後、前記ガラス
塊からの放熱を抑制し、これによってガラス塊の内部と
上部の温度を近づける工程と、前記ガラス塊からの放熱を抑制する工程の後、ガラス塊
の粘度が１０^3.5〜１０^6.5ポアズの範囲にあるときに、
前記上型及び下型の成形面によってガラス塊をプレスす
る工程と、を備えたことを特徴とするガラス成形品の製
造方法。
【請求項２】前記ガラス塊からの放熱を抑制する工程
は、前記ガラス塊の内部より低温の遮熱部材と、前記ガ
ラス塊の上部とを非接触で接近させる工程を含むことを
特徴とする請求項１に記載のガラス成形品の製造方法。
【請求項３】前記遮熱部材と前記ガラス塊の上部とを
非接触で接近させる工程は、少なくとも前記ガラス塊の
上表面に面する表面の放射率が０．４以下である遮熱部
材と、前記ガラス塊の上部とを非接触で接近させるもの
である請求項２に記載のガラス成形品の製造方法。
【請求項４】前記遮熱部材と前記ガラス塊の上部とを
非接触で接近させる工程は、前記遮熱部材と前記ガラス
塊の上部とを、３秒〜５０秒間非接触で接近させること
を特徴とする請求項２又は３に記載のガラス成形品の製
造方法。
【請求項５】ガラス塊をプレスして成形されたガラス
成形品から最終的なガラス製品を製造するガラス製品の
製造方法において、請求項１〜４のいずれかに記載のガラス成形品の製造方
法を用いて、前記ガラス成形品を成形する工程と、前記ガラス成形品の表面を研削及び研磨して前記最終的
なガラス製品を成形する工程と、を備えたことを特徴と
するガラス製品の製造方法。
【請求項６】ガラス成形品の製造装置において、ガラス成形品を成形する成形面を有する上型及び下型を
備えた型と、溶融したガラス塊を前記下型の成形面上に供給する供給
手段と、前記下型の成形面上に供給されたガラス塊の上表面を冷
却する冷却手段と、前記冷却手段により冷却されたガラス塊からの放熱を抑
制し、これによってガラス塊の内部と上部の温度を近づ
ける放熱抑制手段と、前記上型及び下型の成形面を近接させて、前記ガラスを
プレスする型駆動手段とを備え、前記放熱抑制手段により、その内部と上表面の温度が近
づけられたガラス塊の粘度が１０^3.5〜１０^6.5ポアズの
範囲にあるときに、前記型駆動手段を動作させて、ガラ
ス塊のプレスを行うことを特徴とするガラス成形品の製
造装置。
【請求項７】前記放熱抑制手段は、前記ガラス塊の内部より低温の遮熱部材と、前記遮熱部材と前記ガラス塊の上部とを非接触で接近さ
せる手段と、を更に備えたことを特徴とする請求項６に
記載のガラス成形品の製造装置。
【請求項８】前記遮熱部材は、少なくとも前記ガラス
塊の上表面に面する表面の放射率が０．４以下であるこ
とを特徴とする請求項７に記載のガラス成形品の製造装
置。
【請求項９】前記遮熱部材は、断熱材に、少なくとも
前記ガラス塊の上表面に面する表面の放射率が０．４以
下である層を被覆したものであることを特徴とする請求
項７に記載のガラス成形品の製造装置。