(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱軟化性物質からなる成形素材を成形型成形面上に配置し、前記成形素材を変形可能な温度まで加熱し、該成形素材の下面を前記成形面に密着させることにより、前記成形素材の上面を所望の形状に成形する成形品の製造方法であって、
前記成形を、成形素材を配置した成形型の成形面側開放部を閉塞部材によって閉塞して行い、
前記成形型は成形面から成形面とは反対の面へ貫通する貫通孔を複数有し、前記成形時に、前記貫通孔を通して吸引を行うことを含み、かつ、
前記吸引を、貫通孔の直径、吸引時の成形素材の粘度、成形素材の厚み、および吸引圧力の関係が下記式１を満たすように行う、前記方法。
【数１】
0005121460.tif 000005
（式中、Ｈは貫通孔の直径（ｍｍ）、Ｖは吸引時の成形素材の粘度（ｐｏｉｓｅ）、Ｔは成形素材の厚み（ｍｍ）、Ｐは吸引圧力（ｍｍＨｇ／ｃｍ2）、Ｋは任意の係数である。）
【請求項２】
前記閉塞部材は、内側側面に突起部を有し、
前記成形素材を、前記突起部と成形素材側面の少なくとも一部を当接した状態で、成形型成形面上に配置する、請求項１に記載の成形品の製造方法。
【請求項３】
熱軟化性物質からなる成形素材を成形型成形面上に配置し、前記成形素材を変形可能な温度まで加熱し、該成形素材の下面を前記成形面に密着させることにより、前記成形素材の上面を所望の形状に成形する成形品の製造方法であって、
前記成形を、成形素材を配置した成形型の成形面側開放部を閉塞部材によって閉塞して行い、
前記閉塞部材は、内側側面に突起部を有し、
前記成形素材を、前記突起部と成形素材側面の少なくとも一部を当接した状態で、成形型成形面上に配置する、前記方法。
【請求項４】
前記成形型は成形面から成形面とは反対の面へ貫通する貫通孔を複数有し、前記成形時に、前記貫通孔を通して吸引を行うことを含む請求項３に記載の成形品の製造方法。
【請求項５】
前記閉塞部材の熱伝導率は、３〜１７０Ｗ／ｍｋの範囲である請求項１〜４のいずれか１項に記載の成形品の製造方法。
【請求項６】
前記閉塞部材はセラミック材料からなる請求項１〜５のいずれか１項に記載の成形品の製造方法。
【請求項７】
前記セラミック材料の気孔率は３０〜４０％の範囲である請求項６に記載の成形品の製造方法。
【請求項８】
前記閉塞部材内側上面は粒子飛散防止加工が施されている請求項６または７に記載の成形品の製造方法。
【請求項９】
前記閉塞部材は開口部を有し、該開口部の端面は平滑面である請求項１〜８のいずれか１項に記載の成形品の製造方法。
【請求項１０】
前記閉塞部材の内側上面は、成形素材上面形状と略相似形状であるか、または略平面である請求項１〜９のいずれか１項に記載の成形品の製造方法。
【請求項１１】
熱軟化性物質からなる成形素材を成形型成形面上に配置し、前記成形素材を変形可能な温度まで加熱し、該成形素材の下面を前記成形面に密着させることにより、前記成形素材の上面を所望の形状に成形する成形法において、成形素材を配置した成形型の成形面側開放部を閉塞するために使用され、かつ内側側面に突起部を有する閉塞部材。
【請求項１２】
３〜１７０Ｗ／ｍｋの範囲の熱伝導率を有する請求項１１に記載の閉塞部材。
【請求項１３】
セラミック材料からなる請求項１１または１２に記載の閉塞部材。
【請求項１４】
前記セラミック材料の気孔率は３０〜４０％の範囲である請求項１３に記載の閉塞部材。
【請求項１５】
内側上面に粒子飛散防止加工が施されている請求項１３または１４に記載の閉塞部材。
【請求項１６】
開口部を有し、該開口部の端面は平滑面である請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の閉塞部材。
【請求項１７】
内側上面が、成形素材上面形状と略相似形状であるか、または略平面である請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の閉塞部材。
【請求項１８】
熱軟化性物質からなる成形素材を成形型成形面上に配置し、前記成形素材を変形可能な温度まで加熱し、該成形素材の下面を前記成形面に密着させることにより、前記成形素材の上面を所望の形状に成形する成形法に使用される成形装置であって、
成形型と請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の閉塞部材を含み、該閉塞部材によって成形素材を配置した成形型の成形面側開放部に閉塞空間を形成する、前記成形装置。
【請求項１９】
前記成形型は成形面から成形面とは反対の面へ貫通する貫通孔を複数有する請求項１８に記載の成形装置。
【請求項２０】
前記閉塞空間を減圧する吸引装置を更に含む請求項１９に記載の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱垂下成形法による成形品の製造方法、ならびに前記製造方法に使用され得る閉塞部材および成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼鏡レンズ用ガラスモールドの成形方法としては、機械的研削研磨法や、機械的研削法や放電加工等の電気的加工法により作成した耐熱性母型を用い、これにガラスブランクスを接触加熱軟化させて母型の面形状を転写する方法等、得ようとする面形状ごとに研削プログラムを用いたり、対応する面形状を有する母型を成形する方法が採用されている。【０００３】
近年、軸対称の非球面レンズ設計を組み入れることにより、薄肉軽量化を図った多焦点眼鏡レンズの需要が増大している。そのため、このような複雑な形状の眼鏡レンズを得るためのモールドの成形法として、熱垂下成形法が提案されている（特開平６−１３０３３３号公報、特開平４−２７５９３０号公報参照）。
【発明の開示】
【０００４】
熱垂下成形法は、ガラス等の熱軟化性物質からなる成形素材を型の上に載せ、その軟化点以上の温度に加熱することにより成形素材を軟化させて型と密着させることにより、型形状を成形素材の上面に転写させて所望の面形状を有する成形品を得る成形法である。例えば眼鏡レンズ用モールドを成形する場合には、成形素材上面は、光学機能面を形成するための面となるため、高い面精度が要求される。
【０００５】
本発明の目的は、熱垂下成形法において、成形素材上面を高精度で成形し、所望の面形状を有する成形品を製造する手段を提供することにある。
【０００６】
従来の熱垂下成形法では、成形中、成形型上に載置された成形素材の上面へ、空気中の塵や電気炉内のゴミ等の異物が飛散、混入することがある。しかし、このような上面への異物の混入はわずかでも面精度低下の原因となり得る。異物混入防止のためには、成形工程全体をクリーンルーム内で行うことが考えられるが、電気炉を含む大規模クリーンルームを設置することは、製造コストの大幅な増加を招くため好ましくない。そこで、本発明者らは検討を重ね、成形素材上面への異物混入を防止するために、閉塞部材を用いて成形型の成形面側開放部を閉塞することによって、製造コストの増大を招くことなく、高い精度をもって成形素材上面を成形できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
本発明は、
熱軟化性物質からなる成形素材を成形型成形面上に配置し、前記成形素材を変形可能な温度まで加熱し、該成形素材の下面を前記成形面に密着させることにより、前記成形素材の上面を所望の形状に成形する成形品の製造方法であって、
前記成形を、成形素材を配置した成形型の成形面側開放部を閉塞部材によって閉塞して行う、前記方法
に関する。
【０００８】
更に、本発明は、
熱軟化性物質からなる成形素材を成形型成形面上に配置し、前記成形素材を変形可能な温度まで加熱し、該成形素材の下面を前記成形面に密着させることにより、前記成形素材の上面を所望の形状に成形する成形法において、成形素材を配置した成形型の成形面側開放部を閉塞するために使用される閉塞部材
に関する。
【０００９】
更に、本発明は、
熱軟化性物質からなる成形素材を成形型成形面上に配置し、前記成形素材を変形可能な温度まで加熱し、該成形素材の下面を前記成形面に密着させることにより、前記成形素材の上面を所望の形状に成形する成形法に使用される成形装置であって、
成形型と本発明の閉塞部材を含み、該閉塞部材によって成形素材を配置した成形型の成形面側開放部に閉塞空間を形成する、前記成形装置
に関する。
【００１０】
本発明によれば、成形中の成形素材上面への異物混入を防止し、所望形状の成形品を高精度に成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について更に詳細に説明する。【００１２】
本発明の成形品の製造方法は、熱軟化性物質からなる成形素材を成形型成形面上に配置し、前記成形素材を変形可能な温度まで加熱し、該成形素材の下面を前記成形面に密着させることにより、前記成形素材の上面を所望の形状に成形する成形品の製造方法であって、前記成形を、成形素材を配置した成形型の成形面側開放部を閉塞部材によって閉塞して行うものである。なお、本発明における「閉塞」とは、塵や埃等の異物が出入りしない程度に内部空間を外部と隔離することを意味するが、気体の出入りは許容するものとする。
加熱軟化された成形素材の表面は、非常に反応性が高い。成形工程は通常長時間に及ぶため、その間に空気中の塵や電気炉内のゴミ等の異物が成形素材上面に付着すると強固に固着し、成形精度が低下し、ひいては光学面を形成することができなくなるおそれがある。それに対し、本発明では、閉塞部材によって成形素材の成形面側開放部を閉塞した状態で、成形素材を加熱軟化して成形するため、上記のような異物混入を防ぐことができる。また、上記のように閉塞部材を用いれば、電気炉を含む大規模クリーンルーム装置を設置する必要がなくなるという利点もある。【００１３】
前記閉塞部材は、成形素材を配置した成形型の成形面側開放部を閉塞し得る形状を有するものであればよい。そのような閉塞部材の一例を、図１に基づき説明する。但し、本発明は、図１に示す態様に限定されるものではない。また、以下では閉塞部材が蓋部材である態様について説明するが、本発明における閉塞部材は蓋形状のものに限定されるものではない。【００１４】
図１は、成形面上に成形素材を載置し、上部開放部に蓋部材を配置した成形型の模式図である。図１（ａ）は、加熱軟化前の状態、図１（ｂ）は加熱軟化後の状態を示す。なお、図１に示す態様では、蓋部材と成形型との間に環状の保持部材を配置し、保持部材外周の段差部にある端面と蓋部材開口部端面とを勘合させている。このような保持部材を使用しない場合は、成形型外周部に閉塞部材保持のための段差部を設け、該段差部端面と閉塞部材開口部とを勘合させればよい。【００１５】
図１に示す蓋部材は、円柱形状の一部をなしており、円柱形状の一方の底面のみが開口し、内部に空間が形成されている。閉塞部材の寸法は特に限定されないが、耐衝撃性と熱伝導効率の観点から、厚みは１〜５ｍｍ程度、内部高さは５〜１００ｍｍ程度、特に３０〜６０ｍｍが好適である。【００１６】
図１に示す蓋部材には、内部に段付け部が形成されており、段付け部から開口部に向かう側面の厚さは、段付け部から上面へ向かう側面より薄くなっている。このように閉塞部材の開口部端面の厚さを薄くすることにより、閉塞部材と保持部材（保持部材を使用しない場合は成形型）との接触面が小さくなり、閉塞部材の自重によって与えられる開口部端面にかかる単位面積あたりの圧力が高くなるため、閉塞部材内部の気密性を高めることができる。また、図１に示すように保持部材を使用する場合、蓋部材の開口部端面の面積が小さくすれば、保持部材の閉塞部材との接触部の面積を小さくすることができ、保持部材全体の小型化につながる。保持部材の小型化により、保持部材の熱膨張の量が減少するため、閉塞部材の気密性を向上させることができる。【００１７】
成形型または保持部材と勘合する閉塞部材の開口部端面は、密閉性向上のため平滑面とすることが好ましい。また、成形素材の熱分布を均一にするためには、閉塞部材の開口部と対向する内側上面は、成形素材上面形状と近似した形状とすることが好ましく、成形素材上面形状と略相似形状とすることが更に好ましい。また、蓋部材の開口部と対向する内側上面を、略平面とすることも好ましい。閉塞部材の内側上面形状を成形素材上面形状と近似した形状とすれば、成形型上に配置された成形素材に閉塞部材からの輻射熱を均等に照射し、成形素材の熱分布の均一性を高めることができる。但し、成形素材の上面形状はアイテムによって異なる。そこで、上面形状の異なる複数の成形素材を成形する際にも成形素材の熱分布の均一性を確保するためには、閉塞部材の内側上面は略平面とすることが好ましい。更に、閉塞部材の内側上面の周縁部は、図１に示すように、角がとれた丸みを帯びた形状とすることが好ましい。角があると部分的に熱分布が不均一になりやすくなるが、図１に示すように丸みを帯びた形状とすることにより、閉塞部材内部の熱分布を均一にすることができる。また、例えばセラミック製の蓋部材の場合、セラミックの性質から角があると欠けやすいため、上記のように丸みを帯びた形状とすることは耐久性向上の効果もある。【００１８】
前記閉塞部材は、成形型または成形型上に配置された保持部材と勘合することにより、閉塞部材内部を外部雰囲気から隔離する。このように閉塞部材内部の雰囲気を外部から隔離することにより、塵やゴミ等の異物の飛散、混入を防止することに加え、成形素材が晒される雰囲気の温度分布の不均一および急激な温度変化を緩和する緩衝効果も得ることができる。従来の熱垂下成形法では、成形素材は成形型上に配置され、成形型とともに炉内に導入される。しかし、炉内の熱分布は均一ではないため、炉内で複数の成形素材を均等に加熱することは困難である。また、炉の温度変化が直接成形素材に影響するため、急激な温度変化により歪等が生じるおそれもある。
それに対し、前記閉塞部材は、外部の熱を暫時保持し、閉塞部材自体が均一な温度分布となる。そして蓄積された熱は閉塞部材から内部へ放射される。前述のように閉塞部材の内側上面形状を調整することにより、閉塞部材各部を熱源として放射された熱が成形素材へ均等に照射されるように制御し、成形素材を均一に加熱することができる。また、炉内の急激な温度変化が閉塞部材によって緩和されるため、急激な温度変化による歪等の発生を防ぐこともできる。成形素材の加熱軟化を良好に行うためには、前記閉塞部材の熱伝導率は、３〜１７０Ｗ／ｍｋであることが好ましく、より好ましくは９０〜１２０Ｗ／ｍｋである。【００１９】
前記閉塞部材は、耐熱性に優れたセラミック材料からなるものであることが好ましい。セラミック材料としては、例えば、アルミナ系（Ａｌ2Ｏ3）、アルチック系（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）、ジルコニア系（ＺｒＯ2）、窒化珪素系（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化アルミ系（ＡｌＮ）、炭化珪素系（ＳｉＣ）等のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯを主成分とするセラミックが適している。ここで、「主成分とする」とは、上記成分が、閉塞部材構成成分の５０質量％以上を占めることをいう。
閉塞部材の素材として好適な耐熱性材料は、例えばＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯを９９％以上、その他にＫ2Ｏ等を含むセラミックである。【００２０】
閉塞部材の材質としては、例えば、第１には硬さ（ビッカーズ硬さ）７〜２４Ｈｖ、曲げ強度４００〜２０００ＭＰａ、ヤング率１８０〜４１０ＧＰａ、線膨張係数４．３０〜１０．８×１０Ｅ−６、耐熱温度７５０〜８５０℃、密度３．１０〜１０．７０ｇ／ｃｍ3のものが適している。さらに第２には、特に硬さ（ビッカーズ硬さ）７〜１５Ｈｖ、ヤング率１９０〜２１０ＧＰａ、線膨張係数６．０〜７．０×１０Ｅ−６、耐熱温度７７５〜８２５℃のものが好適である。加えて第３には、硬さ（ビッカーズ硬さ）９〜１５Ｈｖ、ヤング率１８０〜４０２ＧＰａ、線膨張係数４．３０〜１０．８×１０Ｅ−６、耐熱温度８００℃以上のものが特に好適である。さらに、閉塞部材の素材は疎水性であることが好適である。【００２１】
閉塞部材の製造方法は特に限定されず、例えばセラミック製蓋部材の場合は、粉末治金法によって製造することができる。具体的には、セラミック粉末の顆粒粉を蓋部材の鋳型となる金型に詰め、プレス成形する。次いで、成形されたセラミックを、例えば１０００℃以上の高温（例えば１５５０〜１７５０℃）で所定時間（例えば１０時間程度）加熱することにより、セラミックの焼結体である蓋部材を得ることができる。その後、好ましくは閉塞部材の開口部端面を平滑加工する。平滑加工は、特に限定されず、通常の面取り方法を用いて行うことができる。例えば、総型ダイヤ皿の平面タイプを加工装置の下軸に取り付け、約２００〜３００ｒｐｍにて回転させて蓋部材開口部側面を研削することにより、平滑面とすることができる。なお、平滑加工では冷却のため水を加工面に供給（例えば約１〜２Ｌ／分）することが好ましい。【００２２】
セラミック製閉塞部材の場合、閉塞部材の内側上面には、粒子飛散防止加工を施すことが好ましい。これは、成形中にセラミックの微粒子が落下し、成形素材上面を汚染することを防止するためである。粒子飛散防止加工としては、上釉を塗布、焼成する方法を用いることができる。前述の閉塞部材製造工程において、プレス成形後、焼成前に、上釉を閉塞部材内側上面に塗布することにより、焼成によって上釉を蓋部材内側上面に密着させることができる。なお、この粒子飛散防止処理は、少なくとも成形素材上面と対向する閉塞部材内側上面に行えばよい。また、後述のように成形型に設けた貫通孔を通して吸引を行いつつ成形を行う場合は、粒子飛散防止加工を閉塞部材内側上面に行い、側面は未処理として通気性を確保することが好ましい。【００２３】
上釉は、一般に焼き物の表面に光沢を付与するために用いられる、ガラス粒子を含む粘性物質である。一般的な上釉は、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｋ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｌｉ2Ｏ等からなる。閉塞部材内側上面に上釉を塗布した後、融点より高温で焼成すれば、ガラス粒子が熔解するため閉塞部材内面にコーティング層が形成され、このコーティング層により成形素材内側上面からのセラミック粒子の飛散を防止することができる。上釉としては、成形素材の加熱軟化温度より高温の融点を有するもの、例えば、１１５０〜１３００℃に融点を有するものを使用することができる。成形素材の加熱軟化温度より高融点の上釉によって形成されたコーティング層は、成形中に熔解することなく維持され粒子飛散防止効果を発揮し得るため好ましい。【００２４】
成形素材を配置する成形型としては、熱垂下成形法に使用される公知の成形型を用いることができる。更に、本発明では、所定の粗さの成形面を有する成形型を用いることが好ましい。
一般に熱垂下成形法に使用される成形型の成形面は、研磨などにより鏡面加工される。しかし、成形素材と接触する成形型の成形面が研磨面のような平滑面であると、成形素材との融着が頻繁に発生し、成形材料の除去の際に成形型表面を痛めるなどして耐久性が低下するおそれがある。それに対し、所定の粗さの成形面を有する成形型を用いれば、成形素材との融着を防ぐことができる。この点を、図２に基づき説明する。
図２に、所定の粗さの成形面を有する成形型における、加熱軟化前後の成形型と成形素材との接触状態の拡大模式図を示す。図２に示すように、所定の粗さの成形面では、軟化の進行と共に成形素材の一部で融着が発生しても、融着は成形面全面では発生せず、凸部の一部にのみに限定され、成形素材と成形型の成形面の接着強度が強固にならない。このため成形型からの成形素材の除去が容易になり、成形型および軟化後の成形素材（成形品）の損傷を防ぐことができる。但し、成形面の粗さが過度に大きいと、成形素材上面形状に影響を及ぼし所望の面形状が得られないおそれがある。以上の点を考慮し、成形型としては、例えば、最大高さＲｍａｘは０．１〜１００μｍの範囲であり、かつ局部山頂の平均間隔Ｓは０．０１〜１．００ｍｍの範囲である、複数の凹凸を有する成形型を使用することが好ましい。前記ＲｍａｘはＪＩＳ  ＢＯ６０１−１９８２に規定された表面粗さの定義に従って測定された値をいう。また、前記局部山頂の平均間隔Ｓは、例えばＪＩＳ  Ｋ７１２５に規定された定義に従って測定された値をいう。前記粗さ最大高さＲｍａｘは、好ましくは１〜１０μｍ、より好ましくは３〜９μｍである。前記局部山頂の平均間隔Ｓは、好ましくは０．０１〜０．１ｍｍ、より好ましくは０．０５〜０．５ｍｍである。また、前記成形面の粗さは、ＪＩＳ  ＢＯ６０１−１９８２に規定された表面粗さの定義に従って測定される算術平均粗さＲａとしては、好ましくは０．０１〜１０μｍ、より好ましくは０．１〜１μｍ、さらに好ましくは０．３〜０．９μｍである。上記範囲内であれば、融着防止と成形精度を両立することが可能となる。【００２５】
上記凹凸の高さおよび間隔の測定は、例えばテーラーホブソン社製のフォームタリサーフを主として用いて行うことができる。フォームタリサーフはルビーもしくはダイヤモンドが測定子の先端に配置され、測定子先端がレンズの表面上を接触しながら移動し、レンズ表面を走査して表面形状を測定する。その測定走査軌跡は通常直線のみとなっている。測定は表面の一部で行い、測定の走査方向が成形型成形面凹凸に直交するように行う。測定後は測定値の凹凸の高さと間隔からそれぞれ成形型成形面凹凸高さ及び凹凸間隔を解析して求める。【００２６】
前記成形型は、一般に熱垂下成形法に使用される公知の成形型に使用される素材から形成することができる。但し、金属は、軟化加工の一般的な最高温度８００℃での耐久性に乏しく、また熱膨張率が大きいため、８００℃近い温度変化では熱膨張により形状が大きく変形する。変形量が大きいと成形材料と成形型の接触面では冷却時に収縮差に耐えられず成形素材または成形型の少なくとも一方が破損するおそれがある。そこで、本発明において使用される成形型は、膨張係数が成形素材に近く、耐久性に優れた耐熱性材料から形成したものであることが好ましい。成形型素材として好適な耐熱性材料としては、先に閉塞部材に好適な材料として記載したものを挙げることができる。【００２７】
前記の表面粗さを有する成形面は、研磨を行わず、通常の切削または研削加工のみで得ることができる。前記成形面は、自由曲面形状であることが好ましい。これにより、球面形状をした研磨面を有する高精度な球面形状成形素材と自由曲面形状型との組み合わせにより、成形素材上面に、自由曲面の光学面を容易に形成することができる。前記表面粗さの成形面であれば、成形面を自由曲面形状に研磨するという工程を必要とせずに、鏡面の自由曲面ガラス光学面を得ることができる。これは、コスト面および生産性の点で大きな利点である。【００２８】
本発明では、成形に先立ち、成形型成形面上に、熱軟化性物質からなる成形素材を配置する。前記熱軟化性物質としては、ガラスを用いることができる。中でも、クラウン系、フリント系、バリウム系、リン酸塩系、フッ素含有系、フツリン酸系等のガラスが適している。ガラス材料素材の構成成分として、第一には、例えばＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3を含み、ガラス材料組成はモル百分率でＳｉＯ2が４５〜８５％、Ａｌ2Ｏ3が４〜３２％、Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏが８〜３０％（但しＬｉ2ＯはＮａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏの７０％以下）、ＺｎＯおよび／またはＦ2の合計量が２〜１３％（但しＦ2＜８％）、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ／Ａｌ2Ｏ3が２／３〜４／１、ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3＋Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏ＋ＺｎＯ＋Ｆ2＞９０％なるガラスが適している。【００２９】
また第２には、例えばガラス材料組成はモル百分率でＳｉＯ2が５０〜７６％、Ａｌ2Ｏ3が４．８〜１４．９％、Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏが１３．８〜２７．３％（但しＬｉ2ＯはＮａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏの７０％以下）、ＺｎＯおよび／またはＦ2の合計量が３〜１１％（但しＦ2＜８％）、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ／Ａｌ2Ｏ3が２／３〜４／１、ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3＋Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｌｉ2Ｏ＋ＺｎＯ＋Ｆ2＞９０％なるガラスは好適である。【００３０】
加えて第３には例えば、
ＳｉＯ2（４７．８％）、Ａｌ2Ｏ3（１４．０％）、Ｎａ2Ｏ（１２．１％）、Ｂ2Ｏ3（％）、ＺｎＯ（６．０％）、Ｆ2（２％）、ＭｇＯ（２％）、Ｌｉ2Ｏ（１６．１％）、Ａｓ2Ｏ3（０．３％）よりなるガラス組成：
さらに第４には例えば、
ＳｉＯ2（６３．６％）、Ａｌ2Ｏ3（１２．８％）、Ｎａ2Ｏ（１０．５％）、Ｂ2Ｏ3（１．５％）、ＺｎＯ（６．３％）、Ｌｉ2Ｏ（４．８％）、Ａｓ2Ｏ3（０．３％）、Ｓｂ2Ｏ3（０．２％）よりなるガラス組成はさらに好適である。
そして１０％を越えない範囲で他の金属酸化物、例えばＭｇＯ、ＰｂＯ、ＣｄＯ、Ｂ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2や着色金属酸化物等をガラスの安定化、溶融の容易、着色等のために加えることができる。【００３１】
またガラス材料の他の特徴として、例えば熱的性質は、歪点４６０〜４８３℃、除冷点４９０〜６２１℃、軟化点６１０〜７７０℃、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５１０〜６６５℃、屈伏点（Ｔｓ）が５３５〜５７５℃、比重は２．４７〜３．６５（ｇ／ｃｍ3）、屈折率は、Ｎｄ１．５２３００〜１．８０６１、熱拡散比率は０．３〜０．４ｃｍ2＊ｍｉｎ、ポアソン比０．１７〜０．２６、光弾性定数２．８２×１０Ｅ−１２、ヤング率６４２０〜９０００ｋｇｆ／ｍｍ2、線膨張係数８〜１０×１０Ｅ−６／℃が適しており、また歪点４６０℃、除冷点４９０℃、軟化点６５０℃、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４８５℃、屈伏点（Ｔｓ）が５３５℃、比重は２．４７（ｇ／ｃｍ3）、屈折率は、Ｎｄ１．５２３００、熱拡散比率は０．３５７６ｃｍ2＊ｍｉｎ、ポアソン比０．２１４、光弾性定数２．８２×１０Ｅ−１２、ヤング率８３４０ｋｇｆ／ｍｍ2、線膨張係数８．５×１０Ｅ−６／℃が特に好適である。
但し、本発明は、上記ガラス以外にも適用可能であり、上記態様に限定されるものではない。【００３２】
前記成形素材は、熱軟化性物質を所望の形状に加工することにより得ることができる。成形素材の加工は、公知の方法で行うことができる。成形素材の形状は、平板状、球状、楕円形状、回転対称形状（トーリックレンズ、非球面回転対称屈折力レンズ）、自由曲面形状（累進屈折力レンズ、非球面型両面屈折力レンズ）等であることができ、好ましくは、両面に球面の研磨面を有するメニスカス形状である。成形素材の表面は、鏡面とすることが好ましく、その表面粗度は、粗さ最大高さＲｍａｘ０．０４μｍ以下であることが好ましく、算術平均粗さＲａは０．００５μｍ以下であることが好ましい。成形素材の粗さの下限値は、例えば、最大粗さＲｍａｘで０．０１μｍ、算術平均粗さＲａで０．０１μｍである。【００３３】
次いで、前述のように成形素材を配置した成形型の成形面側開放部を閉塞部材によって閉塞した後、前記成形素材を、成形型上で変形可能な温度まで加熱する。変形可能な温度とは、成形素材がガラスからなるものである場合には、ガラス転移点（Ｔｇ）以上の温度であることが好ましい。加熱は、公知の方法、例えば成形型を電気炉内に配置して行うことができる。成形素材が設定した温度となるように電気炉内の雰囲気温度を制御することにより、成形素材を所望の温度に加熱することができる。前述のように、本発明では、成形素材は閉塞部材を介して加熱されるため、均一な加熱を行うことができる。なお、温度制御の詳細については後述する。【００３４】
図１（ａ）に示すように、加熱前には、成形素材下面と成形面との間には、一部に隙間が生じており完全に密着していない。この状態で成形素材を加熱すると、軟化により成形素材の流動性が増し、図１（ｂ）に示すように、成形面と密着した状態になる。なお、ここでいう「密着」とは、所定の粗さの成形面を有する成形型を使用する場合には、成形面表面の凹凸内にまで成形素材が侵入した状態を意味するものではない。【００３５】
本発明では、成形面から成形面と反対の面へ貫通する貫通孔を有する成形型を使用し、前記成形時に、貫通孔を通して吸引を行うことが好ましい。このように成形面に貫通孔を設け吸引を行うことにより、成形素材の変形時間を短縮することができ、生産性を高めることができる。また、図２に拡大模式図を示したように、表面に凹凸を有する成形型を用いる場合は、加熱軟化により型成形面と成形素材下面とを密着させた後も、成形面と成形素材との間には、図２（ｂ）に示すように空間が存在する。この空間が形成されることにより、前述のように融着防止効果を得ることができるが、他方、この空間に空気が残留し空気溜まりが形成される。空気溜まりが成形面と成形素材との間に滞留すると、空気の排出が行われず閉じこめられることがある。ところが空気だまりは成形面と成形素材との間に空間を形成し、成形素材が成形面と接触して成形面による成形素材の形状制御を阻害する要因となるおそれがある。そこで、前述のように所定の粗さの成形面を有する成形型を使用する場合は、成形面に貫通孔を設けて吸引を行い、この空気溜まりを除去することが好ましい。しかし、閉塞部材の密閉性が過度に高いと、吸引ポンプの脈動が不均一になる場合がある。更に、吸引ポンプの吸引力限度まで吸引した後は、貫通孔からの吸引が行われなくなる場合もある。そこで、成形面に貫通孔を設けて吸引を行う場合は、吸引時の流量を制御して吸引ポンプの脈動を平滑化するために、所定の通気性を有する閉塞部材を用いることが好ましい。所定の通気性を有する閉塞部材を用いれば、閉塞部材内部がある程度の陰圧になると外気が導入されるため、閉塞部材内部が極端な陰圧となり、吸引が停止することを防ぐことができる。また、閉塞部材内部に導入される外気は、閉塞部材がフィルターの役割を果たし、塵や埃等の異物混入が防止されるので清浄度に問題はない。
このように、所定の通気性を確保するため、閉塞部材は多孔質材料から構成することが好ましく、その気孔率は、例えば５〜８０％であり、３０〜４０％であることが好ましい。また、前述のように粒子飛散防止加工を行う場合には、閉塞部材内側上面のみに処理を施すことにより、側面の通気性を維持することができる。【００３６】
本発明の成形品の製造方法によって眼鏡レンズ用鋳型または鋳型の一部を製造するにあたり、貫通孔を有する成形型を使用する場合、貫通孔の成形面側開口は、成形型成形面と成形素材下面との密着時、成形素材下面の前記眼鏡レンズにおける屈折率測定部に相当する位置と重なり合わないように配置することが好ましい。【００３７】
前記鋳型は、具体的には、２枚の鋳型を環状のガスケットに装着し、鋳型とガスケットにより形成されるキャビティ内にレンズ原料液を注入して重合を行うことにより眼鏡レンズを製造する際に使用することができる。一般に、この方法に使用される成形型の設計は、眼鏡レンズの面形状を決定（設計値の決定）→眼鏡レンズの設計値を鋳型の面形状に変換（鋳型の設計値の決定）→鋳型の設計値を成形型の面形状に変換、という手順で進められる。各変換は、公知の方法で行うことができる。こうして決定された面形状を有する成形型を用いて製造された鋳型のキャビティ内部に位置する面の形状が眼鏡レンズに転写されることにより、光学機能面を形成することができる。しかし、成形される鋳型に、貫通孔を通した吸引に起因する意図しなかった変形が生じると、設計値とは異なる形状の光学機能面が形成されることになる。眼鏡レンズにおいて光学特性に最も大きく影響する位置は屈折力測定基準点である。この部分の面形状が設計値から大きくずれると、所望の屈折率を有する眼鏡レンズを得ることは困難となる。そこで、鋳型表面の、眼鏡レンズに転写され屈折力測定基準点を形成する位置に転写される箇所に、前述の変形が生じることを防ぐために、成形型の成形面に、成形面と成形素材下面が密着するときに、成形素材下面の眼鏡レンズにおける屈折力測定基準点に相当する位置と重なり合わないように、貫通孔開口を配置することが好ましい。こうすることにより、屈折力測定基準点に相当する位置に吸引に起因する変形のない眼鏡レンズ用鋳型（またはその一部）を得ることができ、この鋳型を使用することにより所望の光学特性を有する高品質な眼鏡レンズを得ることができる。成形素材が成形され成形品（鋳型またはその一部）となった場合、該鋳型では、成形素材上面（成形面と密着した面とは反対の面）であった面が眼鏡レンズに転写される。前記の成形素材下面の「屈折力測定基準点に相当する位置」とは、得られる鋳型表面において眼鏡レンズの屈折力測定基準点に転写される部分となる成形素材上面の部分に対向する、成形素材下面の部分である。【００３８】
以下に、眼鏡レンズの屈折力測定基準点について説明する。
一般に、眼鏡レンズは、単焦点眼鏡レンズ、多焦点眼鏡レンズ、および累進屈折力眼鏡レンズに分類される。前記成形型は、いずれの眼鏡レンズの製造のためにも使用することができるが、単焦点眼鏡レンズおよび累進屈折力眼鏡レンズの製造のために好適であり、累進屈折力眼鏡レンズの製造のために特に適している。【００３９】
屈折力測定基準点は、ＪＩＳ Ｔ７３１５、ＪＩＳ Ｔ７３１３またはＪＩＳ Ｔ７３３０に規定されている。屈折力測定基準点は、眼鏡レンズの物体側または眼球側の面上の例えば直径８．０〜８．５ｍｍ程度の円で囲まれる部分である。屈折力測定基準点は、単焦点眼鏡レンズでは、レンズ表面中央部に位置する。また、累進屈折力レンズおよび多焦点眼鏡レンズは、複数の屈折力測定基準点を有する。後述するように、累進屈折力レンズは、汎用累進屈折力レンズ、中近累進屈折力レンズ、近近累進屈折力レンズの３種類に大別できる。汎用累進屈折力レンズおよび中近累進屈折力レンズには、遠用部測定基準点と近用部測定基準点という２つの屈折力測定基準点が存在し、近近累進屈折力レンズには、２つの近用部測定基準点が存在する。成形品の製造方法IIにより累進屈折力レンズを製造する鋳型（またはその一部）を製造する場合、前記２つの屈折力測定基準点に相当する位置に、成形面側開口を有さない成形型を使用する。
なお、累進屈折力レンズについてはJIS T 7315、JIS T 7330に概略が記載されている。以下に、累進屈折力眼鏡レンズについて説明する。【００４０】
累進屈折力レンズは遠方、中間、近方それぞれの視野領域を使用頻度に応じて配分されるレンズである。使用頻度の高い遠用領域を広くとる場合が多く、遠方重視、近方重視に応じて設計される。対物距離に対応した視野領域の広さの違いで用途が異なり、汎用累進屈折力レンズ、中近累進屈折力レンズ、近近累進屈折力レンズの３種類に大別できる。遠方重視タイプ、遠中重視タイプと呼ばれるものもある。汎用累進屈折力レンズは遠近両用として用いられ、遠方から近方まで見ることができる機能を持っているが、中間領域や近用領域の視野の広さに制限がある。一般に、遠近の視野領域が広いほど、中間領域側に累進特有の揺れや歪みが生じやすい。中近累進屈折力レンズは遠用領域を限定することによって中間領域や近用領域を広く持っている。遠用領域は汎用よりも上方の位置であり、長い累進帯をもつため、累進特有の揺れや歪みが少ないが、遠方視には適さない。近近累進屈折力レンズは主に近用領域で遠用領域がないため、単焦点レンズとして分類されることもある。前記いずれの分類の累進屈折力レンズも、本発明の製造方法により製造される成形品を鋳型として用いて製造される対象レンズとして好適である。【００４１】
累進屈折力レンズは、レンズの凹凸面における累進要素の配置に応じて、３種類に分類される。第一に凸面に累進面を配置した凸面（外面）累進屈折力レンズ、第２に凹面に累進面を配置した凹面（内面）累進屈折力レンズ、第３に両面に累進要素を分割配置した両面非球面型累進屈折力レンズ（両面複合累進ともいう）である。
凸面型累進屈折路力レンズは凸面に累進面を有し、凸面の光学面表面形状により累進屈折力を形成している。凹面累進屈折路力レンズも凹凸の違いを除けば同様である。
両面非球面型累進屈折力レンズは「外面累進屈折力レンズ」と「内面累進屈折力レンズ」の両方の長所を併せ持たせるため、累進帯の長さにかかわる縦方向の屈折力変化を凸面側に、揺れや歪みにかかわる横方向の屈折力変化を凹面側に分割配置した構造を有する累進屈折力レンズである。この「両面複合累進」の面は表裏いずれも累進面ではない特殊な非球面で構成されており、表裏ともに累進面を用いて所定の加入度数を表裏で分担する従来の「両面累進屈折力レンズ」とは構造的に異なる累進屈折力レンズである。レンズの両面を複合的に活用できるため、遠中近の全てについてクリアな視野を広げることができ、特にレンズ周辺部における揺れや歪みが改善されている。
いずれの種類の累進屈折力レンズも、本発明の製造方法により製造される成形品を鋳型として用いて製造される対象レンズとして好適である。【００４２】
次に、前記貫通孔の配置について説明する。
前記貫通孔は、１つでもよいが、好ましくは複数設ける。成形型に形成する貫通孔の数は特に限定されるものではなく適宜決定することができるが、例えば８０〜１００ｍｍ程度の直径を有する成形面の場合、成形面上に６〜６０個程度の貫通孔開口を配置することができる。また、複数の貫通孔は、図３（ａ）に示すように、成形面全面に同一間隔で均等に設けることができる。ただし、前述のように成形面と成形素材下面が密着するときに、成形素材下面の眼鏡レンズにおける屈折力測定基準点に相当する位置が成形面側開口と重なり合わないように貫通孔を設けることが好ましい。【００４３】
成形型の貫通孔は、好ましくは、少なくとも成形面の周縁部に配置し、より好ましくは、成形素材の外径より小さい範囲内で、少なくとも二重の同心円周上に複数個配置する。
なお、ここで、成形面周縁部とは、成形面中心部を取り囲む部分をいい、成形面中心部とは、例えば、成形面中心から半径１／２までの位置をいう。【００４４】
図３（ｂ）および（ｃ）は、成形型成形面の幾何中心付近には貫通孔は配置せず、成形面周縁部に貫通孔を配置した例である。これらの場合も、成形面と成形素材下面が密着するときに、成形素材下面の眼鏡レンズにおける屈折力測定基準点に相当する位置が成形面側開口と重なり合わないように貫通孔を設けることが好ましい。さらに、図３（ｂ）では、配置された周縁部の貫通孔は複数の同心円上に等間隔に配置され、中心に近い位置では貫通孔の単位面積あたりの貫通孔の数を少なくし、中心から離れるに従って単位面積あたりの貫通孔の数を増加させている。すなわち、貫通孔は、中心部から周縁部に向けて増加して配置されている（中心付近には少なく周縁部では多く配置している）。本発明者らの検討の結果、上記のように貫通孔を配置することにより、特に成形素材としてガラス材料を用いる場合、確実な転写性を確保することができ、あわせて全面での熱軟化変形を均一に行いガラス材料内部の歪み発生回避が抑制できることが見出された。理由について詳細には未だ明らかになっていないが、次のように推測される。
ガラス材料の変形速度および変形のしやすさは中心部が最も最も大きく、一方周辺部においては比較的変形速度が小さく、さらに変形しにくい性質がある。図１に示すように成形素材の下面が凸面、型成形面が凹面の場合、ガラス材料支持部分はガラス材料の外周端部である。この場合、ガラス材料の成形面によって支持される周端部は、加熱軟化時にも移動しにくく、周端部周辺の軟化による変形を阻害する要因として作用し、外周部は変形速度が小さくなり、形状変形しにくいと考えられる。一方中心部は支持部分がなく、軟化による変形を阻害する要因がない。実際ガラス材料の変形は中央部から発生し、順次周辺部へと波及して進行することが本発明者らによって明らかにされた。
しかしながらガラス材料周縁部と中央部での変形速度の差異はガラス材料内部に歪みを発生させる要因となることがある。ガラス材料中央部が先行して熱軟化変形し、周縁部では変形しないと、ガラス材料の中心部と周縁部の間には歪みが発生するためである。さらに周辺部での変形速度が小さいことおよび変形しにくいことは、転写精度を低下させる要因ともなる。従って、貫通孔を型成形面周縁部に多く配置して変形しにくい周縁部吸引力の配分を強化し、変形しやすい中心部は少なく配置し、単位面積あたりの吸引力を適切に配分することにより、確実な転写性を確保し、あわせて全面での熱軟化変形を均一に行いガラス材料内部の歪み発生を回避することができると考えられる。このように、貫通孔の配置によってガラス材料の場所による変形速度、変形のしやすさの違いを制御して、ガラス形状の転写再現性を向上させることができる。あわせて、貫通孔を通して吸引を行うことにより、前述のように、成形素材の変形時間を短縮し、生産性を高めることができるという利点もある。
貫通孔の配置は成形する素材毎に適宜選択することができる。例えば加工対象の形状が平均曲率８カーブ以上など比較的カーブが大きい場合は図３（ｂ）が、平均曲率５カーブ以下等比較的カーブが小さい場合は図３（ｃ）が好適である。また、図３（ａ）に示すように全面に均等に貫通孔を配置することは、累進屈折力レンズなどの自由曲面形状に対し好適である。
【００４５】
貫通孔を通して吸引を行いつつ、高精度で成形を行うためには、貫通孔の直径、吸引時の成形素材の粘度、成形素材の厚み、吸引圧力が下記式１を満たすことが好ましい。特に、前述のように、成形面の表面粗度が高い成形型を使用する場合、貫通孔を通して過度に吸引を行うと、成形面の表面粗さや貫通孔形状が、成形素材上面形状に影響を及ぼすおそれがあるため、吸引を行う場合は下記式１を満たすように行うことが好ましい。また、吸引ポンプの脈動を平滑化するためには、下記式１を満たす条件で吸引を行い、更に前述のように適度な通気性を有する閉塞部材を使用することが好ましい。【００４６】
【数１】
0005121460.tif 000002
【００４７】
式１は、具体的には、下記式１−１であることができる。【００４８】
【数２】
0005121460.tif 000003
【００４９】
上記式中、Ｈは貫通孔の直径（ｍｍ）、Ｖは吸引時の成形素材の粘度（ｐｏｉｓｅ）、Ｔは成形素材の厚み（ｍｍ）、Ｐは吸引圧力（ｍｍＨｇ／ｃｍ2）である。但し、１ｐｏｉｓｅ＝０．１Ｐａ・ｓである。そしてＫは係数であり１．８〜３．０×１０-9が好適である。
【００５０】
具体的には、貫通孔の直径は、０．３〜０．５ｍｍ、吸引時の成形素材の粘度は、６．８１×１０+7〜１．２６×１０+8ｐｏｉｓｅ、成形素材の厚みは、４〜７ｍｍ、吸引圧力は、８０〜１２０ｍｍＨｇ／ｃｍ2（≒１．０×１０4〜１．６×１０4Ｐａ／ｃｍ2）とすることができる。
なお、成形素材の厚みは、成形中同一とみなし、上記式１において、成形素材の厚みは、成形開始時の厚みとする。本発明では、上記式１に基づき、加熱軟化時の成形素材の温度を熱電対等でモニターして成形素材の粘度を割り出し、吸引圧力を設定することができ、また、使用する成形素材の粘度特性から求められる粘度と温度との相関から、吸引圧力を設定することもできる。【００５１】
なお、吸引するときのガラス材料は加熱により軟化状態にある。本発明者らは軟化状態にあるガラスの変形は粘弾性体と同様な振る舞いをすることを見出した。そこで、本発明では、好ましくは、粘弾性変形による特徴を考慮して前記吸引を行う。以下、この点について説明する。
ガラス材料が粘弾性的に変形する場合、凹凸両面は片面が面と接する方向に圧縮され、一方対向する面は伸張されて変形するが、凹凸両面中間には、面の接線方向に圧縮、伸張がない面（中立面）が存在する。そして粘弾性体の変形は一般に支持固定部分では変形量が小さく、変形速度も小さくなる。一方支持部分から離れた部分は変形量が大きく、変形速度も大きくなる傾向がある。例えば板状粘弾性体の形状変化を考える。粘弾性体の変形量は中立面で考えると明確であるため以降特に断らない限り粘弾性体の中立面を対象とする。粘弾性体中立面は両端が固定支持され、重力のように一定の力（Ｖ）を加えた場合、支持固定位置を原点とする原点からの距離Ｘと変形量ｗは、次式で表されることが知られている。
式２
ｗ＝ＶＸ２／２Ｄ＊（Ｌ−Ｘ／３）
ここでＤは曲げ剛性率（素材により一定）、Ｌは粘弾性体の断面長さ（固定値）とする。
すなわち上記式２より、粘弾性体の変形量は支持部分を０として、支持部分から離れるにしたがって２次曲線的に変化することがわかる。前述のように、成形素材下面が凸面、型成形面が凹面の場合、ガラス材料はガラス材料の周縁端部で支持固定され、中央部付近は離間して載置される。よって、ガラス材料が粘弾性体的な変形を起こすならば、その変形は中央部では大きく、さらに周縁の支持固定部分では小さくなることが予測される。従ってガラス材料はガラス材料全体に均一に作用する重力のみでは変形しにくい部分があり、特に支持固定部分では変形しにくい。そこで、本発明者らは型成形面における貫通孔の配置を、変形しやすい中央部では少なくし、変形しにくいガラス材料端部には多くして吸引力を周縁部に多く配分した。即ち、中央部と周縁部の貫通孔の配置は、前記式２を補完する様に、中央部を最小とし周縁部に近づくに従い増加させて配置した。また貫通孔の配分を、前記式に従い、中心からの距離に比例して２次関数的に増加させるとさらに好適である。【００５２】
次に、吸引方法について図４に基づき説明する。図４は、吸引方法の一例を示す図である。但し、本発明は、図４に示す態様に限定されるものではない。
図４に示すように、成形素材を配置した成形型４０２を、吸引台４０３に配置する。吸引は、吸引台４０３および吸引ポンプ部４０４にて行う。吸引台４０３は、成形型の載置場所が凹形状にくぼんだ中空の板状の台である。素材は、例えば耐熱ステンレス材（ＳＵＳ３１０Ｓ）であり、吸引台上面の成形型載置場所には、吸気口４０７が配置されている。さらに吸引台下面には、吸気された気体を吸引ポンプへ送出するための排気口があり、吸引ポンプに連結された吸引端子４０５に接続されている。吸引圧力は、先に示した式１を満たすように設定することが好ましく、例えば、８０〜１２０ｍｍＨｇ（≒１．０×１０4〜１．６×１０4Ｐａ）とすることができる。【００５３】
また、本発明では、図１に示すように、閉塞部材と成形型との間に成形素材の位置決めのための保持部材を配置することもできる。これにより、成形素材の載置位置を正確に制御し、面精度を向上させることができる。なお、前記閉塞部材の開口部に成形素材保持機能を設け、閉塞部材と保持部材を一体形成することも可能である。例えば、閉塞部材内側側面に突起部を設け、この突起部と成形素材側面の少なくとも一部を当接した状態で、成形素材を成形型成形面上に配置することにより、成形素材の位置決め、保持を行うことができる。前記突起部は、閉塞部材内側側面全周に配置することができるが、部分的に配置することも可能である。例えば、閉塞部材内側側面内周上に、例えば３つ以上の突出部を、好ましくは等間隔で配置することも可能である。但し、確実な位置決め保持を行うためには、前記突起部を、閉塞部材内側側面全周に環状に形成することが好ましい。【００５４】
本発明では、成形素材を配置した成形型の成形面側開放部を閉塞部材によって閉塞した後、この成形素材を、成形型上で変形可能な温度まで加熱する。変形可能な温度とは、成形素材がガラスからなるものである場合には、ガラス転移点（Ｔｇ）以上の温度であることが好ましい。加熱は、公知の方法、例えば成形型を電気炉内に配置して行うことができる。成形素材が設定した温度となるように電気炉内の雰囲気温度を制御することにより、成形素材を所望の温度に加熱することができる。なお、温度制御の詳細については後述する。こうして加熱軟化することにより、成形素材の下面全面が成形面に密着する。これにより、成形面形状が、成形素材上面に転写され、成形素材上面を所望形状に成形することができる。特に、本発明では、自由曲面形状の成形面を有する成形型を用いることが好ましい。これにより、球面形状をした研磨面を有する高精度な球面形状成形素材と自由曲面形状型との組み合わせにより、成形素材上面に、自由曲面の光学面を容易に形成することができる。
【００５５】
更に、本発明は、熱軟化性物質からなる成形素材を成形型成形面上に配置し、前記成形素材を変形可能な温度まで加熱し、該成形素材の下面を前記成形面に密着させることにより、前記成形素材の上面を所望の形状に成形する成形法において、成形素材を配置した成形型の成形面側開放部を閉塞するために使用される閉塞部材に関する。本発明の閉塞部材の詳細は、先に説明した通りである。【００５６】
更に、本発明は、熱軟化性物質からなる成形素材を成形型成形面上に配置し、前記成形素材を変形可能な温度まで加熱し、該成形素材の下面を前記成形面に密着させることにより、前記成形素材の上面を所望の形状に成形する成形法に使用される成形装置に関する。前記成形装置は、成形型と本発明の閉塞部材を含み、該閉塞部材によって成形素材を配置した成形型の成形面側開放部に閉塞空間が形成される。本発明の成形装置は、成形素材と閉塞部材のセットを複数含むことができる。異なる上面形状を有する複数の成形素材を成形する場合、内側上面が、成形素材の上面形状と略相似形状の閉塞部材を組み合わせることにより、先に説明したように熱分布の均一性を高めることができる。これは、少量多品種の生産に適している。一方、先に説明したように、内側上面が略平面である閉塞部材を使用することも可能である。これは、アイテム毎に成形素材に対応した閉塞部材を組み合わせる必要がないため、量産性の点で好ましい。また、前述のように、成形型として、貫通孔を有する成形型を使用することもできる。この場合、本発明の成形装置は、閉塞空間を減圧するための吸引装置を更に含むことができる。その他の本発明の成形装置の詳細は、先に説明した通りである。【００５７】
次に、本発明の成形品の製造方法の具体的態様について説明する。但し、本発明は下記態様に限定されるものではない。
まず、好ましくはクリーンルーム内で、成型面を上にして成形型を設置する。前記保持部材を用いる場合には、成型面周縁部および側面の段付け部に保持部材を勘合させる。そして保持部材に沿って成形素材を成型面の所定の位置に載置する。水平方向には成形素材側部端面が保持部材によって支持固定され、一方垂直方向には成形素材下面の外周部端面が、成形型の成型面と接触して保持固定される。そして成形素材の成形型との接触面側の中央部は、型成型面より離間している。離間の距離は、成形面素材下面および型成形面の形状により異なるが、通常約０．１〜２．０ｍｍ程度である。【００５８】
次いで、好ましくは閉塞部材を保持部材と勘合させて載置する。閉塞部材で成形素材を配置した成形型の成形面側開放部を閉塞した後、クリーンルームから電気炉へ搬送し、電気炉の吸引台に成形型、保持部材、成形素材、蓋部材の組み合わせを吸引台に載置して電気炉によって加熱処理、及び吸引装置によって吸引処理を行う。異物混入を確実に防止するためには、このようにクリーンルーム内で成形素材の成形型への配置等を行うことが好ましい。【００５９】
電気炉において、あらかじめ設定された温度プログラムに基づいて温度制御をしながら加熱軟化処理を行うことができる。電気炉としては、バッチ型電気炉、連続投入型電気炉のいずれを用いてもよい。まずバッチ型電気炉について説明する。【００６０】
バッチ型電気炉は、比較的小さい閉じた空間内に被加工物を設置し、予め決められた温度プログラムに従って炉内の温度を変化させる装置である。複数のセンサーを備え、複数のセンサーにより温度を計測し、各ヒーターを制御して温度管理をすることができる。バッチ型の熱軟化炉は、内部に被加工物を保持する支持部がある。更に支持部は炉内で可動する。支持部が稼働することによって炉内の場所による温度分布の不均衡を平均化することができる。【００６１】
次に連続投入型電気炉について説明する。
連続投入型電気炉は入り口と出口を有しており、設定された温度分布の電気炉内部を、コンベアー等の搬送装置によって被加工物を一定時間で通過させて熱処理を行う装置である。連続投入型電気炉では、発熱と放熱を考慮した複数のヒーターと炉内空気循環の制御構造によって、炉内部の温度分布を均一化することができる。【００６２】
電気炉の各センサーとヒーターの温度制御には、ＰＩＤ制御を用いることができる。なお、ＰＩＤ制御は、プログラムされた所望の温度と実際の温度との偏差を検出し、所望の温度との偏差が０になるように戻す（フィードバック）ための制御方法である。そしてＰＩＤ制御とは、偏差から出力を計算するときに、「比例（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ）」、「積分（Ｉｎｔｅｇｒａｌ）」、「微分（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）」的に求める方法である。ＰＩＤ制御の一般式を次に示す。【００６３】
【数３】
0005121460.tif 000004
【００６４】
上記式中、ｅは偏差、Ｋはゲイン（添字Ｐのゲインを比例ゲイン、添字Ｉのゲインを積分ゲイン、添字Ｄのゲインを微分ゲイン）、Δｔはサンプル時間（サンプリング時間、制御周期）、添字ｎは現在の時刻を示す。
ＰＩＤ制御を用いることにより、投入された処理物形状および数量による熱量分布の変化に対する炉内温度の温度制御精度を高くすることができる。また電気炉内における搬送は、無摺動方式（例えばウォ―キングビーム）を採用することができる。【００６５】
本発明において使用可能な連続投入型電気炉の具体的態様は、搬送方式が無摺動方式、温度制御がＰＩＤ制御、温度測定器は“プラチナ製  Ｋ熱電対  ３０ポイント“、最高使用温度は８００℃、常用使用温度は５９０〜６５０℃、内部雰囲気はドライエアー（オイルダストフリー）、雰囲気制御は入り口エアーカーテン、炉内パージ、出口エアーカーテン、温度制御精度は±３℃、冷却方法は空冷、吸引部は炉内３ポジションである。【００６６】
電気炉内の温度は、成形素材としてガラス材料を用いる場合、加熱昇温により室温からガラス転移点を越えて、ガラス軟化点未満まで上昇させることができる。ガラス軟化点未満で一定時間温度を保持した後、徐冷して室温まで温度を下げることが好ましい。【００６７】
電気炉内の温度制御は、所定時間を１サイクルとして行われる。
以下に、成形素材としてガラス材料を用いて１７時間を１サイクルとする温度制御の一例を説明する。但し、本発明は以下に示す態様に限定されるものではない。【００６８】
炉内の温度制御は、７つの工程で行うことができる。第一の工程は（Ａ）予備昇温工程、第二の工程は（Ｂ）急速加熱昇温工程、第三の工程は（Ｃ）低速加熱昇温工程、第四の工程は（Ｄ）定温保持工程、第五の工程は（Ｅ）低速冷却工程、第六の工程は（Ｆ）急速冷却工程、第七の工程は（Ｇ）自然冷却工程である。【００６９】
第一の工程である（Ａ）予備昇温工程においては、室温付近の一定温度で９０分間固定する。ガラス材料各部の温度分布を均一にし、加熱軟化加工の温度制御によるガラス材の熱分布が容易に再現できるようにするためである。固定する温度は室温程度（約２０〜３０℃）の何れかの温度にて行う。【００７０】
第二の工程は（Ｂ）急速加熱昇温工程であり、室温（例えば２５℃）からガラス転移温度（以降Ｔｇともいう）−５０℃（以降Ｔ１ともいう）まで、例えば４℃／ｍｉｎの速度で約９０分加熱する。そして第三の工程である（Ｃ）低速加熱昇温工程は、温度Ｔ１からガラス軟化点より約−５０℃（以降Ｔ２ともいう）まで、例えば２℃／ｍｉｎで１２０分間加熱する。第四の工程である（Ｄ）定温保持工程は、温度Ｔ２で約６０分温度一定にする。【００７１】
温度Ｔ２で加熱されたガラス材料は定温保持工程で３０分加熱する。更に温度Ｔ２で３０分加熱を行うが、前述のように貫通孔を有する成形型を使用する場合には、後半の３０分において、成形型の貫通孔からの吸引処理も併せて行うことができる。吸引処理は、電気炉外部に設置された吸引ポンプを作動させて行うことができる。図４に示すように、吸引ポンプ４０４は、吸引端子４０５、吸引台４０３、成形型貫通孔にそれぞれ接続されている。そして吸引ポンプが吸引を行うと陰圧が発生し、陰圧は成形型の貫通高を通して成形型に載置されたガラス材料を吸引する。電気炉の温度Ｔ２で加熱が開始されてから３０分後から所定の耐熱性母型の吸引口により、例えば８０〜１５０ｍｍＨｇ（≒１．０×１０4〜１．６×１０4Ｐａ）の圧力で吸引する。まず炉外の吸引ポンプ４０４が作動して、吸引端子４０５を介して中空構造をした吸引台の内部を陰圧にする。内部が陰圧になった吸引台は成形型の底面にある貫通孔に通じている。成形型底面の貫通孔は成形型上部の成形面まで貫通しており、成形型上に載置したガラス材料に吸引による陰圧を作用させて吸引を行う。なお、前述のように、貫通孔を通して吸引を行う場合は、所定の通気性を有する蓋部材を使用することが好ましい。【００７２】
吸引が完了すると、ガラス材料の成形型への熱軟化変形が完了する。熱軟化変形完了後、冷却を行う。冷却工程である第五の工程（Ｅ）低速冷却工程は、Ｔｇの−１００℃（以降Ｔ３ともいう）まで、例えば１℃／ｍｉｎの速度で約３００分間冷却し、軟化による形状変化を定着させる。またこの低速冷却工程は、ガラスの歪みを除くアニールの要素も含んでいる。【００７３】
次いで、第六の工程である（Ｆ）急速冷却工程において、速度約１．５℃／ｍｉｎで約２００℃程度まで冷却する。軟化加工を終了したガラスと成形型は、自らの熱収縮や温度変化に対する相互の熱膨張係数の違いにより破損するおそれがある。従って破損しない程度に温度の変化率を小さくすることが好ましい。【００７４】
さらに、温度が２００℃以下になると、第七の工程である（Ｇ）急速冷却工程を行う。（Ｇ）急速冷却工程において、２００℃以下になると以降は自然冷却により室温まで冷却する。【００７５】
軟化加工が完了すると、ガラス材料下面と型成形面が互いに雌雄の関係になる。一方ガラス材料上面は、ガラス材下面の形状変形に応じて変形し、所望の光学面が形成される。以上の工程によりガラス光学面を形成した後、ガラス材料を成形型から除去し、成形品を得ることができる。こうして得られた成形品は、眼鏡レンズ用鋳型として用いることができる。または周縁部など一部を除去して眼鏡レンズ用鋳型として使用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、眼鏡レンズ用鋳型成形のために好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】成形面上に成形素材を載置し、成形面側開放部に閉塞部材を配置した成形型の模式図である。
【図２】所定の粗さの成形面を有する成形型における、加熱軟化前後の成形型と成形素材との接触状態の拡大模式図を示す。
【図３】成形型成形面上の貫通孔の配置の具体例を示す。
【図４】吸引方法の一例を示す。
【図１】
0005121460.tif 000006
【図２】
0005121460.tif 000007
【図３】
0005121460.tif 000008
【図４】
0005121460.tif 000009