(57)【要約】【課題】鋳型にガラスが融着することなく、折れ込み、不均一な樹紋の発生を防止し、肉厚が均一で反りが小さい高品質なガラス板を安定して成形するガラス板の製造方法、そのようなガラス板を用いてプレス成形用ガラス素材、光学素子および薄板ガラスを製造する方法の提供。【解決手段】ガラス板の幅を規定する一対の対向する側壁と、ガラス板の対向する２つの主表面の一方を成形する面(上面)を有する底部を備えた鋳型内に、オリフィスより流出する熔融ガラスを連続して鋳込み、両側壁に沿って鋳込まれたガラスを上流側から下流側へ一方向（成形方向）に移動させながら、平板状のガラス板を連続して成形するガラス板の製造方法。熔融ガラスの鋳込みと板状への成形は、上面を平面視したときに、上面の前記オリフィス直下の位置および前記オリフィス直下の位置から成形方向に延在する、下流に向かって幅が断続的または連続的に増大する領域を局所的に冷却しながら行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス板の幅を規定する一対の対向する側壁と、前記ガラス板の対向する２つの主表面の一方を成形する面(以下、上面という)を有する底部を備えた鋳型内に、オリフィスより流出する熔融ガラスを連続して鋳込み、前記両側壁に沿って鋳込まれたガラスを上流側から下流側へ一方向（以下、成形方向という）に移動させながら、平板状のガラス板を連続して成形するガラス板の製造方法であって、
前記熔融ガラスの鋳込みと板状への成形は、前記上面を平面視したときに、前記上面の前記オリフィス直下の位置および前記オリフィス直下の位置から成形方向に延在する、下流に向かって幅が断続的または連続的に増大する領域（以下、冷却促進領域と呼ぶ）を局所的に冷却しながら行うことを特徴とするガラス板の製造方法。
【請求項２】
前記平板状のガラス板は、厚みに対する幅の比が３〜８０の範囲である請求項1に記載の製造方法。
【請求項３】
前記冷却促進領域のオリフィス直下の位置での幅は、前記上面の幅の３０〜７０%の範囲であり、最下流の位置での幅は、前記上面の幅の６０〜９０％の範囲である請求項1または2に記載の製造方法。
【請求項４】
前記冷却促進領域は、オリフィス直下の位置を通り、成形方向へと延びる仮想的な直線に対し、対称に設ける請求項1〜3のいずれかに記載のガラス板の製造方法。
【請求項５】
前記冷却促進領域は、オリフィス直下の位置から、成形方向に向かってガラスの温度が、ガラス転移温度Ｔｇ−１００℃〜Ｔｇ＋１００℃の範囲になる位置までの間に設けられる請求項１〜4のいずれかに記載のガラス板の製造方法。
【請求項６】
前記鋳型の底部は、内部に、前記側壁と略直交し、上面に略平行する少なくとも2つの貫通孔を有し、
前記貫通孔の1つはオリフィス直下の位置に配設され、残りの少なくとも1つはオリフutィス直下より下流側の位置に配設され、
前記貫通孔は、前記側壁の外側面と繋がる底部の側面に開口を有し、
前記各貫通孔内に、側面に冷却媒体を吐出するための少なくとも1つの吐出口を有し、かつ前記吐出口から吐出した冷却媒体が、前記開口から貫通孔外に流出可能な寸法及び／又は形状を有する、冷却媒体供給管が、前記吐出口の少なくとも1つが貫通孔内に位置するように配置され、
前記領域の冷却を、前記貫通孔内に配置された前記冷却媒体供給管内部に冷却媒体を導入し、前記吐出口から冷却媒体を吐出して、前記吐出口近傍の上面を冷却することで行う、
請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
前記貫通孔および前記冷却媒体供給管の本数は2〜10本の範囲である請求項5に記載の製造方法。
【請求項８】
加熱、軟化してプレス成形するためのプレス成形用ガラス素材の製造方法において、
請求項1〜7のいずれかに記載の方法によりガラス板を作製し、前記ガラス板を分割して複数個のガラスカットピースを作製し、前記カットピースを加工するプレス成形用ガラス素材の製造方法。
【請求項９】
ガラス素材を加熱、軟化し、プレス成形する工程を経てガラス製の光学素子を作製する光学素子の製造方法において、
請求項8に記載の方法によりプレス成形用ガラス素材を作製し、前記ガラス素材を加熱、軟化、プレス成形する光学素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項1〜7のいずれかに記載の方法によりガラス板を作製し、前記ガラス板から、スライス加工を含む工程を経て薄板ガラスを作製する薄板ガラスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熔融ガラスから光学ガラスのように高度の均質性が要求されるガラス板を連続して成形する方法、前記方法により作製したガラス板を用いてプレス成形用ガラス素材、光学素子、薄板ガラスを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学ガラスのように高度の均質性が要求され、かつ建材用板ガラス等に比べ、液相温度が高い（結晶化しやすい）ガラスを板状に成形する技術において、従来、小断面積のオリフィスより流出したガラスを連続して、水平に設置された固定鋳型に鋳込み、大断面積で板形状のガラス板を製造する方法が知られている。
【０００３】
特許文献１には、熔融ガラスを流出管から連続的に流出して鋳型に流し込んでガラスを成形しながら、成形したガラスを鋳型の側方に設けた引き出し口から引き出す、ガラスの成形方法が開示されている。特許文献２、３、４には、熔融ガラスを流出管から連続的に流出して鋳型に流し込んでガラスを成形するに際して、鋳型内の軟化状態のガラス上面に冷却板を押し付けることでガラスを冷却することで均一な厚さのガラス板を得ることが記載されている。引き出したガラス板は、アニール後、レンズなどの光学素子をプレス成形するためのガラス素材に加工される。
【０００４】
特許文献１の従来の技術の欄に、「ガラス流出管の直下に設けた固定式の堰溝型鋳型を用いる成形技術においては、流出管直下の鋳型上面は連続的に流下する溶融ガラスから常時熱を受けて鋳型の中で最も高温になり、ガラスと融着し易くなるので、この融着を防止するために、上記鋳型上面を他の部位に比べ低温になるよう制御し、バランスを取る必要があり、この温度制御は通常一方的な冷却操作のみによって行われる」と記載されているように、冷却器３、３'として示されたデバイスで鋳型を冷却し、ガラスの融着防止がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平５−３１５０５号公報
【特許文献２】特開２００２−２６５２２９号公報
【特許文献３】特開２００４−２９２２７４号公報
【特許文献４】特開２００９−４６３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されている鋳型には、流出管直下の位置およびその下流の位置に、ガラスの引き出し方向と直交する方向に冷却器３が配置されている他、堰部と側壁にそれぞれ冷却器１、８が配置されている（第１図〜第２図）。また、特許文献１で従来例とされている第５図ａ、第５図ｂに示されている鋳型では、流出管直下と堰部あるいは堰部底部を、冷却器１を配置して冷却を促進している。
【０００７】
特許文献１に記載されている鋳型で熔融ガラスを成形する場合、鋳型にガラスが融着しないように、特に、冷却器３、３'によって鋳型の冷却促進を行いながらガラス板の成形を行うと、鋳型の幅が比較的広く、その結果、成形されるガラス板の幅が比較的広く、かつ成形されるガラス板の厚みが比較的薄い場合（例えば、幅が１００ｍｍ以上、厚さが６〜３０ｍｍ、幅／厚さが３〜８０の範囲）には、オリフィスから流出する熔融ガラスの流量が比較的多い（例えば、１４０ｍL／ｍｉｎ超）と、高温の熔融ガラスの領域が、成形方向に幅を広げながら移動する。幅方向に一様にかつオリフィス直下付近で適切な状態となるように冷却すると、そのやや下流域の中心線領域は冷却不良となり、鋳型に融着する恐れある。また、広範囲を一様に冷却すると、中心から外れた側壁近くでは冷却過多になり、伸び不良のため肉厚が不均一になったり、ガラスの内部への折れ込み、ガラス表面に不均一な凹凸やクラック発生が発生する場合もある。また、鋳型に融着しないよう中心線領域のみを冷却すると、幅方向に左右対象の反りが発生する。
【０００８】
折れ込みが生じた部分は、光学的な均質性が損なわれ、光学素子用の素材には適さなくなる。ガラス板から作られるプレス成形用ガラス素材は、一つ一つ所定の分量（一定の重量）のガラスを用いて作らないと、プレス成形時の成形精度が低下してしまう。ガラス板の厚さと幅が一定であれば、ガラス板を賽の目状に等間隔に分割し、カットピースと呼ばれる等重量のガラス片を得ることができ、これらカットピースをバレル研磨すれば、等重量のガラス素材を多数個作ることができる。しかし、ガラス板上面に不均一な樹紋があると、板厚のばらつきとなって、ガラス板を等間隔に分割しても、等重量のカットピースやガラス素材を得ることができない。また、伸び不良のため肉厚が不均一になったり、反りを伴ったガラス形状においても同様な結果となる。そのため、ガラス板の上面を平坦に加工しなければならなくなる。光学ガラスは、屈折率を高めるため、希土類成分など高価な遷移金属成分や、低分散化のために高価なフッ化物原料を多量に使用するが、ガラス板表面を広範囲にわたり削り取ることによって、高価なガラスが全く利用されずに廃棄物になってしまうという問題がおこる。
【０００９】
そこで本発明は、上記問題を解決し、鋳型にガラスが融着することなく、折れ込み、不均一な樹紋の発生を防止し、形状の良い、すなわち、肉厚が均一で反りが小さい高品質なガラス板を安定して成形するガラス板の製造方法を提供すること、ならびに、上記方法により作製したガラス板を用いて、プレス成形用ガラス素材、光学素子および薄板ガラスをそれぞれ製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記問題を解決すべく種々検討を重ねた結果、鋳型の幅が比較的広く、成形されるガラス板の厚みが比較的薄く（例えば、幅が１００ｍｍ以上、厚さが６〜３０ｍｍ、幅／厚さが３〜８０の範囲）、かつオリフィスから流出する熔融ガラスの流量が比較的多い場合であっても、熔融ガラスの鋳込みと平板状への成形を、鋳型上面を平面視したときに、前記上面の熔融ガラスが流出するオリフィス直下の位置および前記オリフィス直下の位置から成形方向に延在する領域を局所的に冷却しながら行い、かつ前記領域を下流に向かって幅が断続的または連続的に増大するように冷却することで、鋳型へのガラスの融着を抑制し、ガラスの内部への折れ込みが生じたり、ガラス上面に樹紋と呼ばれる凹凸が不均一に発生するといった問題や、ガラスの伸びが不良となり、ガラス板の肉厚が不均一になるという問題が生じることなしに、ガラス板を成形することができることを見出して本発明を完成させた。
【００１１】
本発明は以下のとおりである。
［1］
ガラス板の幅を規定する一対の対向する側壁と、前記ガラス板の対向する２つの主表面の一方を成形する面(以下、上面という)を有する底部を備えた鋳型内に、オリフィスより流出する熔融ガラスを連続して鋳込み、前記両側壁に沿って鋳込まれたガラスを上流側から下流側へ一方向（以下、成形方向という）に移動させながら、平板状のガラス板を連続して成形するガラス板の製造方法であって、
前記熔融ガラスの鋳込みと板状への成形は、前記上面を平面視したときに、前記上面の前記オリフィス直下の位置および前記オリフィス直下の位置から成形方向に延在する、下流に向かって幅が断続的または連続的に増大する領域（以下、冷却促進領域と呼ぶ）を局所的に冷却しながら行うことを特徴とするガラス板の製造方法。
［2］
前記平板状のガラス板は、厚みに対する幅の比が３〜８０の範囲である［1］に記載の製造方法。
［3］
前記冷却促進領域のオリフィス直下の位置での幅は、前記上面の幅の３０〜７０%の範囲であり、最下流の位置での幅は、前記上面の幅の６０〜９０％の範囲である［1］または[2]に記載の製造方法。
［4］
前記冷却促進領域は、オリフィス直下の位置を通り、成形方向へと延びる仮想的な直線に対し、対称に設ける［1］〜[3]のいずれかに記載のガラス板の製造方法。
［5］
前記冷却促進領域は、オリフィス直下の位置から、成形方向に向かってガラスの温度が、ガラス転移温度Ｔｇ−１００℃〜Ｔｇ＋１００℃の範囲になる位置までの間に設けられる［1］〜[4]のいずれかに記載のガラス板の製造方法。
［6］
前記鋳型の底部は、内部に、前記側壁と略直交し、上面に略平行する少なくとも2つの貫通孔を有し、
前記貫通孔の1つはオリフィス直下の位置に配設され、残りの少なくとも1つはオリフィス直下より下流側の位置に配設され、
前記貫通孔は、前記側壁の外側面と繋がる底部の側面に開口を有し、
前記各貫通孔内に、側面に冷却媒体を吐出するための少なくとも1つの吐出口を有し、かつ前記吐出口から吐出した冷却媒体が、前記開口から貫通孔外に流出可能な寸法及び／又は形状を有する、冷却媒体供給管が、前記吐出口の少なくとも1つが貫通孔内に位置するように配置され、
前記領域の冷却を、
前記貫通孔内に配置された前記冷却媒体供給管内部に冷却媒体を導入し、前記吐出口から冷却媒体を吐出して、前記吐出口近傍の上面を冷却することで行う、
［1］〜[5]のいずれかに記載の製造方法。
［7］
前記貫通孔および前記冷却媒体供給管の本数は2〜10本の範囲である[5]に記載の製造方法。
［8］
加熱、軟化してプレス成形するためのプレス成形用ガラス素材の製造方法において、
［1］〜[7]のいずれかに記載の方法によりガラス板を作製し、前記ガラス板を分割して複数個のガラスカットピースを作製し、前記カットピースを加工するプレス成形用ガラス素材の製造方法。
［9］
ガラス素材を加熱、軟化し、プレス成形する工程を経てガラス製の光学素子を作製する光学素子の製造方法において、
[8]に記載の方法によりプレス成形用ガラス素材を作製し、前記ガラス素材を加熱、軟化、プレス成形する光学素子の製造方法。
［10］
［1］〜[7]のいずれかに記載の方法によりガラス板を作製し、前記ガラス板から、スライス加工を含む工程を経て薄板ガラスを作製する薄板ガラスの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、鋳型の幅が比較的広く、成形されるガラス板の厚みが比較的薄いく、オリフィスから流出する熔融ガラスの流量が比較的多い場合であっても、鋳型へのガラスの融着を抑制し、ガラスの内部への折れ込みが生じたり、ガラス底面に樹紋と呼ばれる凹凸が不均一に発生するといった問題が生じることなしに、ガラス板を成形することができる。さらに、この方法によって得られたガラス板を切断し、プレス成形用素材を製造する方法、このプレス成形用素材を用いてプレス成形し、得られた成形品からレンズなどの光学部品を製造する方法、および前記ガラス板から、スライス加工を含む工程を経て薄板ガラスを作製する薄板ガラスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の製造方法で使用される鋳型の一例である鋳型１を平面視した概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａにおける垂直断面を示す。
【図３】図１、２に示す鋳型を平面視したときの冷却促進領域を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［ガラス板の製造方法］
本発明のガラス板の製造方法は、ガラス板の幅を規定する一対の対向する側壁と、前記ガラス板の対向する２つの主表面の一方を成形する面(上面)を有する底部を備えた鋳型内に、オリフィスより流出する熔融ガラスを連続して鋳込み、前記両側壁に沿って鋳込まれたガラスを上流側から下流側へ一方向（成形方向）に移動させながら、平板状のガラス板を連続して成形することを含む方法である。そして、本発明のガラス板の製造方法は、前記熔融ガラスの鋳込みと板状への成形は、前記上面を平面視したときに、前記上面の前記オリフィス直下の位置および前記オリフィス直下の位置から成形方向に延在する、下流に向かって幅が断続的または連続的に増大する領域を局所的に冷却しながら行うことを特徴とする。
【００１５】
本発明の製造方法に用いる鋳型は、上記のように、上面のオリフィス直下の位置およびオリフィス直下の位置から成形方向に向かって延在する、下流に向かって幅が断続的または連続的に増大する領域を局所的に冷却しながら行うことができるものであれば、特に制限はない。
【００１６】
本発明の製造方法に用いることができる鋳型は、例えば、
前記鋳型の底部は、内部に、前記側壁と略直交し、上面に略平行する少なくとも2つの貫通孔を有し、
前記貫通孔の1つはオリフィス直下の位置に配設され、残りの少なくとも1つはオリフィス直下より下流側の位置に配設され、
前記貫通孔は、前記側壁の外側面と繋がる底部の側面に開口を有し、
前記各貫通孔内に、側面に冷却媒体を吐出するための少なくとも1つの吐出口を有し、かつ前記吐出口から吐出した冷却媒体が、前記開口から貫通孔外に流出可能な寸法及び／又は形状を有する、冷却媒体供給管が、前記吐出口の少なくとも1つが貫通孔内に位置するように配置され、
前記領域の冷却を、前記貫通孔内に配置された前記冷却媒体供給管内部に冷却媒体を導入し、前記吐出口から冷却媒体を吐出して、前記吐出口近傍の上面を冷却することで行うものであることができる。
【００１７】
本発明においては、前述のように、熔融ガラスの鋳込みと板状への成形は、前記上面を平面視したときに、前記上面の前記オリフィス直下の位置および前記オリフィス直下の位置から成形方向に延在する、下流に向かって幅が断続的または連続的に増大する領域を局所的に冷却しながら行う。そのために、冷却媒体供給管の吐出口の数及び配置は、オリフィス直下の位置から成形方向に向かって幅が断続的または連続的に増大する局所的冷却領域を形成するように適宜決定する。さらに、鋳型底部におけるオリフィス直下の部位は、高温の熔融ガラスが供給される位置であるため、冷却媒体による冷却促進を十分に行うことが望ましい。即ち、オリフィス直下の位置では冷却領域の幅は下流における幅に比べて狭いが、冷却媒体による冷却促進は、十分に行えるように、冷却媒体供給管の吐出口の数及び配置のみならず、冷却媒体供給管の吐出口の大きさ及び各冷却媒体供給管に供給される冷却媒体の温度、流量、圧力、種類等を決定することが適当である。例えば、オリフィス直下に配置する冷却媒体供給管の吐出口の大きさを他の場所に配置する吐出口よりも大きくし、冷却媒体の吐出量を選択的に増加させてもよい。このように場所によって吐出口の大きさを変えたり、吐出口の数を増やすなどして、位置ごとに冷却量を制御することもできる。
【００１８】
より具体的には、冷却量は、例えば、冷却媒体の温度と単位長さあたりの冷却媒体供給管に設けられた吐出口から吐出される冷却媒体の吐出量の増減により、増加減少する。冷却媒体の吐出量は、冷却媒体供給管内の圧力が同じであれば、単位長さあたりの冷却媒体供給管に設けられた吐出口の開口面積の総和に依存する。こうした点からオリフィス直下の冷却量を最大にする手段としては、例えば、以下の(1)〜(3)の手段のいずれか1つを用いるか、または2つ以上を併用することができる。
(1)オリフィス直下の貫通孔に配置する冷却媒体供給管に供給する冷却媒体の温度を他の冷却媒体供給管に供給する冷却媒体の温度よりも低くする。
(2)オリフィス直下の貫通孔に配置する冷却媒体供給管のオリフィス直下に配置する吐出口の大きさを大きくする。
(3)オリフィス直下の貫通孔に配置する冷却媒体供給管のオリフィス直下に配置する吐出口の数（供給管の単位長さあたりの数）を多くする。
【００１９】
さらに、オリフィス直下の位置から成形方向に向かって幅が断続的または連続的に増大する局所的冷却領域を形成するためには、冷却媒体供給管の吐出口の少なくとも配置を、オリフィス直下の位置に配設された冷却媒体供給管においては、オリフィス直下に近い位置とし、一方、最下流に配設された冷却媒体供給管においては、鋳型上面の幅の全域をカバーするようにし、さらに両者の中間の位置に配設された冷却媒体供給管（１本または2本以上の）においては、オリフィス直下と最下流の冷却媒体供給管の中間になるようにすることが適当である。その際、各冷却媒体供給管への冷却媒体の温度や供給圧力等を考慮して、各冷却媒体供給管に設けられる吐出口の寸法や数は適宜決定できる。
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明における好ましい態様について説明する。
図１は、本発明の製造方法で使用される鋳型の一例である鋳型１を平面視した概略図である。鋳型１は、ガラス板の幅を規定する一対の対向する側壁１１、１１’と、前記ガラス板の対向する２つの主表面の一方を成形する面(上面という)を有する底部１３とを備える。鋳型１内に、オリフィス３より流出する熔融ガラスを連続して鋳込む。前記両側壁１１、１１’に沿って鋳込まれたガラス２を上流側から下流側へ一方向（成形方向という）に移動させながら、平板状のガラス板を連続して成形する。鋳型１に鋳込まれたガラス２は、一対の対向する側壁１１、１１’によって幅方向の広がりが規制され、一対の対向する側壁の間隔に等しい幅をもつガラス板に成形される。ガラス板の引き出し速度とオリフィス３から流出する熔融ガラスの流量を、鋳型１内における熔融ガラス液位が一定になるように制御することにより、所要の板厚のガラス板を安定して成形することができる。
【００２１】
本発明で使用する鋳型にも、特許文献１に開示されている堰部に相当するストッパー１２があり、ストッパー１２と対向する位置、すなわち、ストッパー１２から見て成形方向に成形したガラス板を引き出す鋳型開口部（図示せず。）が設けられている。
【００２２】
図２は、図１のＡ−Ａにおける垂直断面を図示したものである。鋳型１の底部１３の上面は平坦かつ平滑な面となっている。底部１３には、幅方向に伸びる複数本の孔１４が、互いに略平行に設けられている。各孔の内面の所望の位置を局所的に冷却することによって、局所的に底部の冷却を促進する。尚、図示してある孔１４の数は６であるが、孔の数は、例えば、２〜１０の範囲で適宜設定できる。また、必要に応じて、孔の数は１０を超えることもできる。
【００２３】
上述のように、熔融ガラスの鋳込みと平板状への成形は、底部１３の上面を平面視したときに、上面のオリフィス３直下の位置およびオリフィス３直下の位置から成形方向に向かって延在する、下流に向かって幅が断続的または連続的に増大する冷却促進領域を局所的に冷却しながら行う。そのために、底部１３の冷却には、内部に冷却媒体を流す流路を備え、側面に前記冷却媒体を吐出する吐出口４１を有する冷却媒体供給管４を用いることができる。冷却媒体供給管４を、吐出口４１が上方（底部１３の上面の方向）を向くように鋳型１の底部１３の孔１４に挿入する（図２参照）。冷却媒体供給管４に冷却媒体を流すと、吐出口４１から冷却媒体が噴出して、吐出口４１と向かい合う孔１４の内面に吹きつけられる。冷却媒体が吹きつけられる孔１４の内面は、底部１３の上面と向かい合っており、吐出口４１が配置された部位のみが、冷却され、この部位を含む領域が冷却促進領域となる。但し、厳密には、底部中の吐出口が分布する領域と、吐出口からの冷却媒体吐出による冷却効果が熱伝導によって及ぶ領域が、底部の冷却促進領域に相当する。
【００２４】
図１に、側面に設けた吐出口４１が上方を向くように平行に並べた６本の冷却媒体供給管４を示す。６本の冷却媒体供給管の最も左の管の側面には５箇所に吐出口４１が等間隔になるように設けられている。吐出口の数は、左隣の管より右隣の管のほうが、順次、２つずつ増加するようにしてあり、上記５つの吐出口を有する管から順次右へ、吐出口の数が７、９、１１、１３、１５となっている。さらに、図２および３に、６本の冷却媒体供給管４を６本の孔１４に挿入した状態を示す。吐出口４１の数は、冷却領域に応じて適宜選択することができる。複数本の冷却媒体供給管４を、鋳型底部１３の孔１４に挿入し、各冷却媒体供給管に設けた複数の吐出口のうち、中央の吐出口が鋳型の幅方向の中心に一致するように各管を配置する。このようにすることで、成形方向に延在する冷却促進領域の幅を下流に向かって断続的または連続的に増大させることができる。
【００２５】
図１に示す例では、各冷却媒体供給管４に設けられる吐出口４１の形状、寸法、および間隔は等しく、吐出口４１の数は、冷却促進領域が下流に向かって幅が断続的または連続的に増大するように、下流に位置する冷却媒体供給管４ほど多くなっている。但し、前述のように鋳型底部におけるオリフィス直下の部位は、高温の熔融ガラスが供給される位置であるため、冷却媒体による冷却促進を十分に行うことが望ましいため、図１に示す例では、オリフィス直下の貫通孔に配置する冷却媒体供給管に供給する冷却媒体の温度を他の冷却媒体供給管に供給する冷却媒体の温度よりも低くすることが好ましい。また、オリフィス直下の貫通孔に配置する冷却媒体供給管については、その他の各冷却媒体供給管に設けられる吐出口と異なる形状、寸法、および／または間隔を有するものとして、冷却媒体による冷却促進を十分に行うこともできることは前述のとおりである。
【００２６】
冷却媒体供給管４の本数や設置位置は、冷却促進領域の位置の大きさを考慮して適宜決定できる。各冷却媒体供給管に設けられる吐出口の数に制限はなく、冷却領域の幅を下流に向かって増大させることができるようにすればよい。また、各冷却媒体供給管４に設けられる吐出口４１の間隔も適宜変えてもよい。
【００２７】
冷却促進領域の位置は、オリフィス直下の位置を開始位置とすると、オリフィス直下の位置から成形方向に向かったある位置を最終位置とする。最終位置は、成形するガラスの冷却状態を考慮して適宜決定される。具体的には、ガラスの温度が、ガラス転移温度Ｔｇ−１００℃〜Ｔｇ＋１００℃の範囲になる位置を最終位置とすることが好ましい。また、ガラスの下面温度が軟化点〜軟化点-３００℃の範囲、好ましくは軟化点−３０℃〜軟化点−２００℃の範囲に冷却されるまでは、冷却促進領域内に存在するように設定することが、鋳型に融着しない範囲かつ伸び不良のため肉厚が不均一になったり、ガラスの内部への折れ込み、ガラス表面に不均一な凹凸やクラック発生かつ幅方向の反り発生を防ぐという観点から適当である。尚、肉厚形状を決定するのが軟化点基準であるのに対し、反り形状を決定するのはTg基準になる。肉厚が比較的大きいものは板状ガラスの強度が大きくなるため反りは発生しにくく、逆に温度差（特に肉厚方向）が生じやすいため割れやクラックが生じやすくなる。こうした問題を解消するには、ガラス転移温度Tgより高い温度で板状ガラスの冷却を終了することが好ましい。
【００２８】
また、冷却促進領域の幅は、開始位置では、上面の幅の１０〜８０%の範囲であることが、鋳型に融着しない範囲かつ伸び不良のため肉厚が不均一になったり、ガラスの内部への折れ込み、ガラス表面に不均一な凹凸やクラック発生を防ぐという観点から適当である。開始位置での冷却促進領域の幅は、好ましくは上面の幅の１５〜７０％の範囲であり、より好ましくは１５〜６０％の範囲である。冷却促進領域の幅は、最終位置では、上面の幅の６０〜９０％の範囲であることが、幅方向の反り発生を防ぐという観点から適当である。さらに、開始位置での冷却促進領域の幅と最終位置での冷却促進領域の幅の比（最終／開始）は、例えば、２〜３０の範囲であることができ、好ましくは４〜１５の範囲である。
【００２９】
本発明の製造方法は、成形されるガラス板の幅が比較的広く、厚みが比較的薄く、かつオリフィスから流出する熔融ガラスの流量が比較的多い場合に、所望の効果が得られるものであり、成形されるガラス板の厚みが比較的薄い場合とは、例えば、幅が１００ｍｍ以上、好ましくは１２０ｍｍ以上、好ましくは１５０〜３００ｍｍの範囲、厚さが６〜３０ｍｍ、好ましくは８〜２０ｍｍの範囲であって、幅／厚さが３〜８０の範囲、好ましくは５〜４０、より好ましくは１０〜３０の範囲である。オリフィスから流出する熔融ガラスの流量は、例えば、１４０ｍL／ｍｉｎ超であることができ、好ましくは１４０〜５００ｍL／ｍｉｎの範囲であり、より好ましくは２００〜８００ｍL／ｍｉｎの範囲である。
【００３０】
図２は、冷却媒体供給管４を底部１３の孔１４に挿入、配置した状態を示すものであるが、ここで示す冷却媒体供給管４の断面形状は半円形であって、円弧部分が下方、吐出口４１が設けられている平坦部が上方を向いている。但し、冷却媒体供給管４の断面形状は半円形に限られるものではなく、吐出口４１が設けられかつ、吐出口４１から噴出した冷却媒体が、冷却媒体供給管４と孔１４の内面との間の隙間を介して外部に排出される構造であれば、それ以上の限定はない。半円形以外に、例えば四角形、又は三角形等を挙げることができる。
【００３１】
冷却媒体供給管４の内部を通って外部から供給される冷却媒体は、吐出口４１から底部１３の孔１４内面に向けて吐出され、前記孔４１内面の頂部近傍を強く冷却し、孔１４と冷却媒体供給管４の間に形成されている間隙を通って底部外部へと排気される。このような構造にすることによって、底部１３の孔１４が設けられた部分の中でも、吐出口付近の冷却強度を局所的かつ選択的に高めることができる。さらに、底部の孔が設けられた部分は、孔のない部分に比べ、冷却が格段に促進される。上記で示す鋳型１と冷却媒体供給管４を用い、底部１３の孔１４の位置、吐出口４１の配置位置を選択することで、底部１３の冷却促進領域を自在に設定することができる。また、冷却媒体供給管４への冷却媒体の供給は、冷却媒体供給管４の一方の末端側から行うこともできるが、両方の末端側から行うこともできる。一方の末端側から冷却媒体を供給する場合には、他方の末端は封鎖しておくことができる。両方の末端側から行う場合は、両方の末端側に同じ圧力で冷却媒体を供給することが、冷却促進領域の左右を均一に冷却するという観点から適当である。あるいは、冷却媒体供給管４の両方の末端は封鎖し、中央部に別途設けた冷却媒体の供給管を接続して冷却媒体供給管４内に冷却媒体を供給することもできる。その場合、冷却媒体の供給管も孔１４内に冷却媒体供給管４一緒に挿入される。
【００３２】
図３は、平面視したときの図１、２に示す鋳型における冷却促進領域を示したものである。冷却促進領域は、オリフィス直下の位置を含み、下流に向かって幅が断続的または連続的に増大する。成形されるガラス板の幅が比較的広く、厚みが比較的薄く、オリフィスから流出する熔融ガラスの流量が比較的多い場合には、オリフィスから流出した高温の熔融ガラスは、全体としては、下流、すなわち成形方向に移動するにつれて幅方向に拡大し、底部の高温ガラスと接触する部分も成形方向に進むにつれて幅方向に拡大する。そこで、この範囲を底部の冷却促進領域とすることにより、底部に高温ガラスと接触する部分を的確に冷却することができるとともに、冷却促進領域の域外については冷却強度を過剰に高めずにすむため、ガラスの折れ込み、樹紋の不均一化、クラック発生を効果的に防止することができる。
【００３３】
さらに、ガラスとの接触により強烈に加熱される部分の冷却を選択的に促進できるため、底部全体の温度分布を低減することができ、底部の変形やこの変形に伴うガラス板の平坦性の低下といった問題も防ぐことができる。
【００３４】
上面の冷却を促進する領域は、オリフィス直下の位置を通り、成形方向へと延びる仮想的な直線に対し、対称に設けることが、ガラス板の幅方向の温度分布を中心位置に対して対称にでき、均一性を維持できるという観点から好ましい。そのためには、吐出口４１の配置は、鋳型の幅方向の中心線に対して対称になっていることが好ましく、そうすることで、底部の冷却を幅方向の中心線に対して対称に行うことができる。熔融ガラスの鋳込みは、鋳型の一対の側壁間の中間上方に配置したオリフィスから熔融ガラスを鋳型中に流出して行う。そのため、ガラス板の幅方向の温度分布は、基本的に幅方向中心位置に対して対称であるため、上記方法によれば、その対称性を崩さず冷却を行うことができる。また、底部のオリフィス直下にある部分を、前述のように追加でスポット的に強く冷却することもできる。
【００３５】
冷却媒体としては、底部と熱交換するための流体であれば特に限定されないが、気体、特に、空気や窒素ガスなどが、入手しやすく比熱が小さく調整分解能が小さいという理由から好ましい。
【００３６】
冷却促進領域の冷却強度は、冷却媒体の供給量の増加、減少にリニアに反映されるようにすることが好ましい。そのためには、冷却媒体を用いる機構において、冷却媒体の吐出口が複数ある場合、吐出口と冷却対象物、すなわち、底部との距離が孔により異なると、冷却媒体の流量を同一にしても冷却効果が異なってしまうため、吐出口の大きさを変更することで冷却強度を制御するためには孔内面と吐出口との距離を均一にすることが望ましい。例えば、吐出口の向きが各冷却媒体供給管で変わらないように、図２に示すように、各冷却媒体供給管の断面形状を揃えるとともに、各冷却媒体供給管の吐出口の方向を揃えることが好ましい。
【００３７】
成形するガラスは、幅方向断面に局部な変形を発生させないため、幅方向特定位置に（長時間に渡りガラスに影響を及ぼすような）温度急変部を作らないように冷却することが好ましい。特に薄肉のガラス板の成形では、ガラス板自体の強度が小さく、場所による冷却速度差で変形し易いので、このような幅方向特定位置に冷却の特異点（線）を持つことは横断面の変形を発生させることになり好ましくない。本発明において図１〜３に示す吐出口４１を点在させた冷却媒体供給管４を底部１３の孔１４に挿入する鋳型を用いる場合には、吐出口４１からの冷却媒体による底部１３の冷却部位は上面においては比較的小さい面積に設定でき、また冷却媒体の流量を制御することにより設定位置に必要な冷却量を確実に供給することが可能である。従って、このような温度急変部が生じにくく、そのため、薄肉のガラス板でも変形の発生を防止することができる。さらに、冷却媒体供給管４の挿入方向が成形方向に対し直角方向であるので、その吐出口４１上を通過するガラスの「影響（冷却促進）を受ける時間」は成形方向に対し平行に空いた穴に比べはるかに短く、吐出口４１付近に温度の急変部があったとしてもガラス自体が大きく変形することは起こりにくい。
【００３８】
本発明のガラス板の製造方法によって成形されたガラス板は鋳型から移動方向に沿って引き出され、例えば、アニール炉の中へとコンベアによって移送される。アニール炉中を通過する過程でガラス板は徐冷され、アニール炉外へと移動していく。鋳型内でのガラスの移動は、成形後のガラス板を上記のようにコンベアで移動方向に移送することによってなされる。ガラス板は鋳型内からアニール炉内を通り、アニール炉から出るまで連続した１枚の板である。そしてアニール炉から出た所で適当な長さに切断される。このようにして１枚のガラス板から、板状ガラスを次々に得ることができる。こうして得られたガラス板は、ガラス片に分割してプレス成形用ガラス素材として用いることができる。その詳細は後述する。
【００３９】
本発明のガラス板の製造方法によれば、熔融された光学ガラスを溶融し、円管状のオリフィスより流出し、連続して均一な肉厚の板形状に成形することが可能である。また、低粘度（高温）で流出した熔融ガラスを平坦な底面と前記底面を挟んで互いに平行な側壁を備えた鋳型に鋳込み、急冷成形する方法なので、失透しやすい光学ガラスにも適用できる。この成形方法は、引き上げ量（オリフィスから流出する単位時間あたりの熔融ガラスの体積）が１４０ｍL／ｍｉｎ〜６００ｍL／ｍｉｎ程度の場合に好適である。
【００４０】
本発明のガラス板の製造方法によって製造されるガラス板の主要な用途は、プレス成形用ガラス素材を得るための中間体である。即ち、製造されたガラス板は、後述するように縦横に切断しサイコロ状の小片にした後、角落としと重量調整のためのバレル研磨工程を経てプレス成形用素材とすることができる。得られたプレス成形用素材は、加熱・軟化してプレス成形することにより、またはプレス成形された物品に研削、研磨加工を施すことによって、レンズなどの光学部品等とすることができる。
【００４１】
このような用途では、ガラス板材料の肉厚が不均一であると、プレス成形用素材としての小片の重量偏差を小さくするために切断幅をその箇所の肉厚に合わせて変更しなければならず、極めて煩雑なホイール間隔調整操作が求められるのみでなく、切断幅の調整でうまく修正しきれない場合は材料ロスとなったり、バレル研磨加工の時間を長く取ることで更に重量調整する必要が出てくるので、生産効率が非常に悪くコストアップの原因となるが、本発明によれば、ガラス板の肉厚を均一にできるので、ガラス板を一定の切断幅で分割切断しても、切断されたガラス片の重量偏差が増大することを抑えることができる。
【００４２】
［プレス成形用ガラス素材の製造方法］
本発明は、加熱、軟化してプレス成形するためのプレス成形用ガラス素材の製造方法にも関する。本発明のプレス成形用ガラス素材の製造方法は、上記本発明の方法によりガラス板を作製し、前記ガラス板を分割して複数個のガラス片（ガラスカットピース）を作製し、前記カットピースを加工することを含む。カットピースの加工は、例えば、研磨加工である。ガラス片に研磨加工を施しプレス成形用ガラス素材を得る。
【００４３】
以下に、本発明のプレス成形用ガラス素材の製造方法の具体的態様を説明する。
【００４４】
先に説明したように供給されるガラス板の端部を切断して得られたガラス板からガラス片（カットピースと呼ばれる）を分割する方法としては、ダイヤモンドホイール、ワイヤーソー、砥石などを用いた切断法、分割したい部位にスクライブ加工を施してケガキ線を形成し、ケガキ線から破断が拡張してガラスが割断するようにガラス板に圧力を加える方法などを用いることができる。こうして分割されたガラス片に、バレル研磨等の研磨加工を施すことにより、プレス成形用ガラス素材を得ることができる。
【００４５】
本発明のガラス板の製造方法によれば、両端と中心部との厚みの差が少なく均一な肉厚のガラス板を得ることができるので、縦横に切断する間隔を等しくしておけば、カットピースの体積をある程度揃えることができ、切断箇所毎に切断幅を調整しなくてもカットピースの重量偏差を抑えることができる。したがって、各カットピースの重量、体積を揃えるためにバレル研磨によって除去しなければならないガラスの量を低減できるとともに、バレル研磨の加工時間を短縮化し、省資源化、省エネルギー化が可能になる。カットピースは、通常、角落としと、より重量偏差を小さくするためのバレル研磨とが施されてプレス成形用素材に仕上げられる。上記研磨加工によってガラス板上面に形成した凹凸を軽く除去することにより、表面がほぼ平滑なプレス成形用ガラス素材を得ることができるが、多少凹凸が残っても、レンズに研削・研磨加工する段階で除去される深さであれば、カットピースとしては問題ない。
【００４６】
［光学部品の製造方法］
本発明は、ガラス素材を加熱、軟化し、プレス成形する工程を経てガラス製の光学素子を作製する光学素子の製造方法を包含する。この方法は、上記本発明の方法によりプレス成形用ガラス素材を作製し、前記ガラス素材を加熱、軟化、プレス成形する方法である。
【００４７】
本発明の光学部品の製造方法の第一の態様は、本発明のプレス成形用ガラス素材の製造方法により作製されたプレス成形用ガラス素材を加熱し、プレス成形することにより光学部品を得る光学部品の製造方法である。本態様は、いわゆる精密プレス成形により光学部品を得る態様である。精密プレス成形では、通常、１０5〜１０8ポアズの粘度になる温度までプレス成形用素材を非酸化性雰囲気中で加熱、成形型によってプレス成形し、成形型の成形面の形状を精密にガラスに転写成形する。こうして得られるプレス成形品は高い形状精度を有しており、そのまま、レンズなどの光学部品として使用することができる。
【００４８】
本発明の光学部品の製造方法の第二の態様は、本発明のプレス成形用ガラス素材の製造方法により作製されたプレス成形用ガラス素材を加熱し、プレス成形してガラス成形品を作製し、該ガラス成形品に研削および／または研磨工程を施すことにより光学部品を得る光学部品の製造方法である。本態様では、プレス成形後に研削、研磨を経て光学部品を得る。このような製造方法では、一般に、プレス成形用ガラス素材を大気中において、１０4〜１０6ポアズ程度の粘度になる温度まで加熱し、成形型によってプレス成形する。上記温度範囲におけるプレス成形において、目的とするガラス物品の形状に近似するガラス成形品を得た後、研削、研磨加工を施して、例えばレンズなどのように高い形状精度が要求される光学部品に仕上げることができる。
【００４９】
このような方法により、非球面レンズ、球面レンズ、レンズアレイ、マイクロレンズ、回折格子、プリズムなどの光学部品を高い生産性のもと製造することができる。光学部品の表面には必要に応じて反射防止膜などの光学多層膜を形成してもよい。
【００５０】
［薄板ガラスの製造方法］
本発明は、薄板ガラスの製造方法を包含する。この方法は、上記本発明の方法によりガラス板を作製し、作成したガラス板から、ラップ加工を含む工程を経て薄板ガラスを作製する。ラップ加工は公知の加工方法であり、ガラス板の両主表面を研磨し、所要の厚さの平坦な薄板ガラスを得ることができる。
【実施例】
【００５１】
実施例１
オリフィスから流量３００ｍL／ｍｉｎで流出する１１００℃の光学ガラスを、図１に示す鋳型を用いて、８ｍｍピッチにそれぞれ５，７，８，１１，１３，１５個吐出口を有する６本の冷却管をオリフィス位置から成形方向に向かって０ｍｍ、３０ｍｍ、６０ｍｍ、９０ｍｍ、１２０ｍｍ、１５０mm位置に配置し、冷却管に０．３MPaの圧縮空気をそれぞれ３０L／ｍｉｎ、３０L／ｍｉｎ、３０L／ｍｉｎ、２０L／ｍｉｎ、２０L／ｍｉｎ、１５L／ｍｉｎ供給して底部の冷却を実施し、成形幅２００ｍｍ、肉厚１０ｍｍのガラス板を成形したところ、幅方向肉厚差０．２ｍｍ、反り０．０５ｍｍ、樹紋深さ０．０４mmのガラス板を、鋳型にガラスが融着することなく、また折れ込みが生じることなく安定して成形することができた。
【００５２】
比較例１
次に、特許文献１の第５図ｂに示されているような装置を用いて、同サイズのガラス板を成形するため、底部冷却に０．３MPaの圧縮空気を７００L／ｍｉｎ供給したが、鋳型への融着のためガラス流量を２００ｍL／ｍｉｎまでしか増やすことができなかった。またそのときのガラス板の形状は両端部が反りあがり、その反り量は２mmあった。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、レンズ等の光学部品の生産分野に有用である。
【符号の説明】
【００５４】
１  鋳型
１１、１１’  側壁
１２  ストッパー
１３  底部
１４  孔
２  ガラス
３  オリフィス
４  冷却媒体供給管
４１  吐出口
【図１】
2012001390.tif 000003
【図２】
2012001390.tif 000004
【図３】
2012001390.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月11日(2011.10.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス板の幅を規定する一対の対向する側壁と、前記ガラス板の対向する２つの主表面の一方を成形する面(以下、上面という)を有する底部を備えた鋳型内に、オリフィスより流出する熔融ガラスを連続して鋳込み、前記両側壁に沿って鋳込まれたガラスを上流側から下流側へ一方向（以下、成形方向という）に移動させながら、平板状のガラス板を連続して成形するガラス板の製造方法であって、
前記熔融ガラスの鋳込みと板状への成形は、前記上面を平面視したときに、前記上面の前記オリフィス直下の位置および前記オリフィス直下の位置から成形方向に延在する、下流に向かって幅が断続的または連続的に増大する領域（以下、冷却促進領域と呼ぶ）を局所的に冷却しながら行うことを特徴とするガラス板の製造方法。
【請求項２】
前記平板状のガラス板は、厚みに対する幅の比が３〜８０の範囲である請求項1に記載の製造方法。
【請求項３】
前記冷却促進領域のオリフィス直下の位置での幅は、前記上面の幅の３０〜７０%の範囲であり、最下流の位置での幅は、前記上面の幅の６０〜９０％の範囲である請求項1または2に記載の製造方法。
【請求項４】
前記冷却促進領域は、オリフィス直下の位置を通り、成形方向へと延びる仮想的な直線に対し、対称に設ける請求項1〜3のいずれかに記載のガラス板の製造方法。
【請求項５】
前記冷却促進領域は、オリフィス直下の位置から、成形方向に向かってガラスの温度が、ガラス転移温度Ｔｇ−１００℃〜Ｔｇ＋１００℃の範囲になる位置までの間に設けられる請求項１〜4のいずれかに記載のガラス板の製造方法。
【請求項６】
前記鋳型の底部は、内部に、前記側壁と略直交し、上面に略平行する少なくとも2つの貫通孔を有し、
前記貫通孔の1つはオリフィス直下の位置に配設され、残りの少なくとも1つはオリフィス直下より下流側の位置に配設され、
前記貫通孔は、前記側壁の外側面と繋がる底部の側面に開口を有し、
前記各貫通孔内に、側面に冷却媒体を吐出するための少なくとも1つの吐出口を有し、かつ前記吐出口から吐出した冷却媒体が、前記開口から貫通孔外に流出可能な寸法及び／又は形状を有する、冷却媒体供給管が、前記吐出口の少なくとも1つが貫通孔内に位置するように配置され、
前記領域の冷却を、前記貫通孔内に配置された前記冷却媒体供給管内部に冷却媒体を導入し、前記吐出口から冷却媒体を吐出して、前記吐出口近傍の上面を冷却することで行う、
請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
前記貫通孔および前記冷却媒体供給管の本数は2〜10本の範囲である請求項5に記載の製造方法。
【請求項８】
加熱、軟化してプレス成形するためのプレス成形用ガラス素材の製造方法において、
請求項1〜7のいずれかに記載の方法によりガラス板を作製し、前記ガラス板を分割して複数個のガラスカットピースを作製し、前記カットピースを加工するプレス成形用ガラス素材の製造方法。
【請求項９】
ガラス素材を加熱、軟化し、プレス成形する工程を経てガラス製の光学素子を作製する光学素子の製造方法において、
請求項8に記載の方法によりプレス成形用ガラス素材を作製し、前記ガラス素材を加熱、軟化、プレス成形する光学素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項1〜7のいずれかに記載の方法によりガラス板を作製し、前記ガラス板から、スライス加工を含む工程を経て薄板ガラスを作製する薄板ガラスの製造方法。