JP2742353B2 - ガラス成形体の製造方法および成形型 - Google Patents

ガラス成形体の製造方法および成形型

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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06Construction of plunger or mould
    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス成形体の製造方
法およびこれに用いる成形型に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、研摩不要の光学レンズをプレス成形により製造する
方法が開発され実用化されている。然し乍ら、CD用ピ
ックアップレンズはレンズ径(D)がほんの数ミリメー
トルと小さく、カメラ用に実用化されているものでもレ
ンズ径(D)が10〜20mmで、かつレンズ厚もレン
ズ径(D)に対して0.1〜0.2Dと比較的肉厚の薄
いものである。
【0003】レンズ径が40mmを超え、かつレンズ厚
が0.5Dに近いレンズ、例えば自動車のヘッドライト
に用いられるプロジェクタレンズの如きレンズをプレス
成形で得ることは極めて困難であった。この様なレンズ
径が大きく、かつレンズ径に対して相対的に肉厚の大な
るレンズのプレス成形は、次の様な問題があった。即
ち、所定形状を有し、かつ鏡面状に仕上げられた成形面
を有する1対の成形型によって、オリフィスから流下す
る所定の粘度に調整された溶融ガラス流を切断したガラ
ス塊をプレス成形して、ガラス塊にレンズの形状が付与
されるが、成形型と接触した部分のガラスは型に熱を奪
われて固化し、そのレンズ形状を保持するが、内部のガ
ラスは依然として溶融状態を保持し、高温かつ可塑性を
未だ有している。そして表層部に遅れてこの内部が固化
するときには体積が減少し収縮する。しかし表層部のガ
ラスは既に型に熱を奪われて固化しているため、内部の
固化収縮に対応して表層部は収縮できず、そのため表層
部の弱いところが集中的に内部に向って引っ張られ、部
分ヒケが生じる。従って、肉厚の大なるレンズを溶融ガ
ラスからプレス成形によって得ることは極めて困難とさ
れてきた。
【0004】この対策として、等温プレス法が用いられ
ている。これは成形型の温度を極力ガラス温度に近づけ
て、成形の際、型に奪われるガラスの熱量を減じて、プ
レス成形後、型とガラスを徐々に緩やかに冷却し、ガラ
スの表層部と内部の冷却固化の時間差をできるだけ小さ
くして、固化の際にレンズ全体で収縮させ、部分ヒケを
防止しようとするものである。しかし、これには大きな
3つの問題がある。すなわち、(i)型の温度がガラス
温度とほぼ同じ高温であるため、型が酸化し易く型のラ
イフが短かくなること、(ii)型にガラスが融着し易い
こと、(iii) 成形状態のままで型とガラスを徐々に緩や
かに冷却するため極めて生産性に劣ること(型の回転効
率が悪い、高価な型を数多く用意しなければならないこ
と等)である。
【0005】またレンズをプレス成形によって製造する
従来方法は、プレスされるガラスゴブにキズがあった
り、ゴミが付着していると、製品にこれらに基づく欠陥
が生じてしまうという欠点や、成形型内表面中央部付近
とガラスゴブとの間に空気がトラップされやすく、製品
のその部分に型の成形面形状が転写されない部分を生じ
るという欠点があった。
【0006】本発明の第1の目的は、上述のプレス成形
によるレンズ成形方法の欠点を解消したガラス成形体の
製造方法を提供することにある。本発明の第2の目的
は、上記第1の目的を達成するガラス成形体の製造方法
に用いるに好適な成形型を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るガラス成形体の製造方法は、所定量の溶融ガラスをガ
ラスゴブ形成用鋳込型内に注入して、鋳込型接触面と鋳
込型非接触面とによって画定されるガラスゴブを得る工
程、相互に合せたとき中央部に穴を形成する押出割型上
に、前記ガラスゴブを、前記鋳込型非接触面が押出割型
の面と向い合うように押出割型上に載置する工程、押出
割型上のガラスゴブを上型により押圧し、押出割型の中
央部の穴から高粘性のガラスを、成形しようとするガラ
ス成形体の形状に対応する鏡面状成形面を有する下型内
に注入する工程、上型による押圧を続けて、所定のガラ
ス成形体の形状にステム部を付帯する中間製品を得る工
程、前記中間製品を上型、押出割型および下型から解放
させて前記中間製品を取り出す工程、および前記中間製
品からステム部を除去して目的とするガラス成形体を得
る工程を含むことを特徴とする。
【0008】また第2の目的を達成する成形型は、成形
しようとするガラス成形体の形状に対応する鏡面状成形
面を有する下型と、該下型の上方に載置され、相互に合
せたときに中央部に穴を形成する押出割型と、該押出割
型の上に載置されたガラスゴブを上方から押圧する上型
と、を含むことを特徴とする。
【0009】本発明の成形型の好ましい態様によれば、
前記上型内に空圧シリンダが設けられ、該空圧シリンダ
のピストンロッドが上型から突出し、前記押出割型の穴
に対向している。また本発明の成形型の他の好ましい態
様によれば、前記上型が、その外縁付近に下方に延設さ
れた堰を有している。
【0010】
【作用】溶融ガラスを鋳込型に注入することにより形成
されたガラスゴブは、その鋳込型接触面が相対的に低温
となり、この面において相対的に硬く厚い皮膜を形成
し、一方鋳込型非接触面が相対的に高温となり、この面
において相対的に軟かく薄い皮膜を形成する。従ってこ
のガラスゴブをその鋳込型非接触面(軟かく薄い皮膜部
分)が押出割型の面と向い合うように押出割型上に載置
し、上型により押圧すると、前記の軟かく薄い皮膜が破
れ、高粘性ガラスが押出割型中央部の穴より下型内に注
入される。そしてさらに押圧を続けると、高粘性ガラス
が下型内の中央部から外周部に向けて逐次膨らみ、これ
により押しやられた空気は下型と押出割型の隙間より逃
散する。高粘性ガラスが下型内に充満した後、冷却する
と、目的とするガラス成形体の形状にステムが付帯した
中間製品が得られ、このステムを除去することにより、
目的とするガラス成形体が得られる。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。図1は、本発明のガラス成形体の製造方法に
用いる成形型の一例を示すものである。図1において、
成形型は下型1と押出割型2と上型3とによって構成さ
れている。下型1は、製造しようとするガラス成形体
(レンズ)の形状に対応する鏡面状の成形面4を有し、
この成形面4の外周に窪部5が設けられている。また押
出割型2は、一対の平板部材2a,2bからなり、これ
ら部材2a,2bを相互に合せたときに中央部に穴(円
形または楕円形の穴が好ましい)を形成するように切欠
き部6a,6bが設けられている。この穴の直径(d)
は成形しようとするレンズの直径(D)の1/3〜2/
3であるのが好ましい。成形に際して、押出割型2は下
型1の上方に載置される。さらに上型3は、成形に際し
て前記押出割型2上に載置されたガラスゴブを上方から
押圧するための平面7を有する。
【0012】次に図1に示した成形型を用いるレンズの
成形方法の一例を図2に基づいて説明する。オリフィス
8から温度980℃の溶融ガラス[フリント系光学ガラ
ス(F2 )比重3.6]を、ヒーター(図示せず)によ
り約350℃に保った鋳込型10に流下させた(図2
(A)参照)。そして所定容量の溶融ガラス9が鋳込型
10に収容された時点でシアー(図示せず)にて流下ガ
ラスを切断してガラスゴブ11を形成させた(図2
(B)参照)。鋳込型10の形状は、ガラスゴブ11の
離脱を促進するための抜け勾配12と、局部的な急冷を
防止するためのR形状の角部13とを有する。鋳込型1
0内のガラスゴブ11を所定時間(例えば10〜20秒
間)放置すると、ガラスゴブ11の鋳込型接触部分14
が相対的に急速に冷却され比較的に硬く厚い皮膜を形成
し、一方、ガラスゴブ11の外気接触部分(鋳込型非接
触部分)15は相対的に緩慢に冷却されて比較的に軟か
く薄い皮膜を形成する。
【0013】次にガラスゴブ11を鋳込型10から取り
出し、下型1の上方に載置された押出割型2上に、ガラ
スゴブ11をその外気接触部分15が向い合うように載
置した(図2(C)参照)。
【0014】次にガラスゴブ11の上に温度500℃に
保たれた上型3を載置し、加圧手段(図示せず)により
圧力約3kg/cm2 で押圧すると、上述のようにガラスゴ
ブ11の部分15が部分14よりも比較的に軟かく薄い
皮膜からなるので、押出割型2の穴16の部分で破れ、
ガラスゴブ11の高粘性ガラスが温度420℃に保たれ
た下型1内に流入し始る。穴16の直径(d)は35mm
であり、成形しようとするレンズの直径(D)は82mm
であり、d=0.43Dである。一方、上型3と押出割
型2との間で延伸されたガラスゴブ11はその表面部分
が比較的に硬く厚い皮膜からなるので、成形型の外部に
まではみ出すことはない(図2(D)参照)。
【0015】さらに押圧を続けると、高粘性ガラスが下
型1内にさらに注入され、下型1内の中央部から外周部
に向けて断面がほぼ円形状となるように逐次膨らみ、こ
れにより押しやられた下型1内の空気は矢印のように下
型1と押出割型2との隙間から外部に逃散する(図2
(E)参照)。従って下型1内の内表面中央部付近とガ
ラスとの間に空気がトラップされることがなく、空気の
トラップによるレンズの表面欠陥が防止される。
【0016】高粘性ガラスを下型1内に完全に充満さ
せ、次いで上型3を載置したままで冷却する(図2
(F)参照)。ガラスゴブ11を押出割型2上に載置し
た後、上型3による押圧、その後の冷却までに要した時
間は80秒であり、極めて短時間であった。冷却後、上
型3と押出割型2を解放させた(図2(G)参照)。得
られたレンズ中間製品17は目的とするレンズ形状にス
テム部18を付帯する。次にレンズ中間製品17からス
テム18を切除して目的とするレンズ19を得た(図2
(H)参照)。
【0017】図3は本発明のガラス成形体の製造方法に
用いる成形型のもう一つの例を示すものである。図3に
おいて、成形型は下型1と押出割型2と上型3とによっ
て構成されている。ここに下型1と押出割型2の構造は
図1におけると同一である。図3の成形型においては、
図1の成形型と異なり、上型3内に空圧シリンダ20が
設けられ、この空圧シリンダ20のピストンロッド21
が上型3から突出し、押出割型2の穴に対向している。
【0018】図3に示した成形型を用いるガラスの成形
方法の一例を図4に基づいて説明する。図4を図2と対
比すれば明らかなように、図4に示すガラス成形方法
は、図2に示すガラス成形方法と、上型3によるガラス
ゴブ11の押圧方法が異なり、上型3による押圧を行な
い(図4(D)参照)、次いで上型3内に高圧空気を注
入して空圧シリンダ20を押し下げ、ピストンロッド2
1による押圧を行ない(図4(E)参照)、さらに上型
3による押圧を行なう(図4(F)参照)。この一連の
押圧により、高粘性ガラスの下型1内への充満が図2に
示すガラス成形方法よりもより完全に行なわれる。その
他の操作は図2の場合と同様であるので、その説明を省
略する。
【0019】図5(A)および(B)は上型の変形例を
示す。同図より明らかなように、これらの上型はその外
縁付近に延設された堰22,23を有し、これらの堰は
上型と押出割型との隙間を延伸する高粘性ガラスの量を
極力少なくし、その結果、割型2の穴を経由して下型1
に流入する高粘性ガラスの量を極力多くする役割を果た
す。
【0020】図6(A)および(B)は、2種の押出割
型の平面図を示す。図6(A)の押出割型はその外形が
方形、図6(B)の押出割型はその外形が円形であり、
これらの中央部に高粘性ガラス通過用穴16を有してい
る。すなわち押出割型は中央部に高粘性ガラス通過用穴
を有していれば、その外形は方形、円形などの形状とす
ることができる。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、従来のプレス成形によ
るガラス成形体の製造方法と異なり、短時間で肉厚の大
なるガラス成形体を得ることができ、ガラス成形体の生
産性の向上に寄与する。また本発明によれば、ガラスゴ
ブ中の高粘性ガラスが成形に用いられるので、ガラス成
形体の部分ヒケの問題を解消し、かつ成形前のガラスの
表面状態に無関係に(すなわち、表面にキズがあった
り、ゴミが付着していても)研摩不要のガラス成形体を
得ることができる。
【0022】さらに本発明によれば、被成形ガラスと成
形型との位置を厳密に規定しなくてもガラス成形体の製
造が可能である。さらにまた本発明によれば成形時に空
気が成形型から逃散するので、空気のトラップによるガ
ラス成形体の表面欠陥が生じることがない。本発明は、
限定されるものではないが、特にレンズ径が大きく、レ
ンズ厚も厚いレンズを成形する際に実施するのが好まし
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガラス成形体の製造方法に用いる成形
型の断面図
【図2】図1の成形型を用いるガラス成形体の製造方法
を示す工程図
【図3】本発明のガラス成形体の製造方法に用いる、他
の成形型の断面図
【図4】図3の成形型を用いるガラス成形体の製造方法
を示す工程図
【図5】上型の変形例を示す断面図
【図6】押出割型を示す平面図
【符号の説明】
1…下型、2…押出割型、2a,2b…一対の平板、3
…上型、4…成形面、5…窪部、6a,6b…切欠き
部、7…平面、8…オリフィス、9…溶融ガラス、10
…鋳込型、11…ガラスゴブ、16…穴、17…中間製
品、18…ステム、19…ガラス成形体(レンズ)、2
0…シリンダ、21…ピストンロッド、22,23…堰

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定量の溶融ガラスをガラスゴブ形成用
    鋳込型内に注入して、鋳込型接触面と鋳込型非接触面と
    によって画定されるガラスゴブを得る工程、 相互に合せたとき中央部に穴を形成する押出割型上に、
    前記ガラスゴブを、前記鋳込型非接触面が押出割型の面
    と向い合うように押出割型上に載置する工程、 押出割型上のガラスゴブを上型により押圧し、押出割型
    の中央部の穴から高粘性のガラスを、成形しようとする
    ガラス成形体の形状に対応する鏡面状成形面を有する下
    型内に注入する工程、 上型による押圧を続けて、所定のガラス成形体の形状に
    ステム部を付帯する中間製品を得る工程、 前記中間製品を上型、押出割型および下型から解放させ
    て前記中間製品を取り出す工程、および前記中間製品か
    らステム部を除去して目的とするガラス成形体を得る工
    程を含むことを特徴とするガラス成形体の製造方法。
  2. 【請求項2】 成形しようとするガラス成形体の形状に
    対応する鏡面状成形面を有する下型と、 該下型の上方に載置され、相互に合せたときに中央部に
    穴を形成する押出割型と、 該押出割型の上に載置されたガラスゴブを上方から押圧
    する上型と、を含むことを特徴とする、請求項1に記載
    のガラス成形体の製造方法に用いる成形型。
  3. 【請求項3】 前記上型内に空圧シリンダが設けられ、
    該空圧シリンダのピストンロッドが上型から突出し、前
    記押出割型の穴に対向している、請求項2に記載の成形
    型。
  4. 【請求項4】 前記上型が、その外縁付近に下方に延設
    された堰を有している、請求項2又は3に記載の成形
    型。
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