(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルから供給される熔融ガラスをガラス塊成形用の成形型で受けて成形し且つ徐冷してガラス塊を得るガラス塊形成工程と、
前記ガラス塊形成工程で得られたガラス塊の表面を粗面研磨加工する粗面研磨加工工程と、
前記粗面研磨加工したガラス塊の表面に粉末状の離型剤を形成する離型剤形成工程と、
前記離型剤形成工程で離型剤が形成されたガラス塊を、大気雰囲気下で１０４〜１０６ポアズの粘性に再加熱する再加熱工程と、
前記再加熱工程で再加熱したガラス塊を、その粘性でプレス成形用の成形型で大気雰囲気下においてプレス成形することによって研磨用ガラス製品を得ることを特徴とする研磨用ガラス製品の製造方法。
【請求項２】
ガラス塊形成工程の熔融ガラスは３０〜２ポアズの粘性であることを特徴とする請求項１記載の研磨用ガラス製品の製造方法。
【請求項３】
ガラス転移点Ｔｇが５８０℃以上のガラスを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の研磨用ガラス製品の製造方法。
【請求項４】
前記溶融ガラスは、その粘性と降下切断の切断条件とによって重量管理されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の研磨用ガラス製品の製造方法。
【請求項５】
前記ガラス塊形成工程は、連続して供給される熔融ガラスを、順次、所定温度に加熱され且つ連続して供給される成形型で受け取り、成形してガラス塊を形成するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の研磨用ガラス製品の製造方法。
【請求項６】
前記熔融ガラスは、成形型上で浮上又は略浮上された状態でガラス塊に成形されることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の研磨用ガラス製品の製造方法。
【請求項７】
前記熔融ガラスの切断時間は１．０秒以下であることを特徴とする請求項４に記載の研磨用ガラス製品の製造方法。
【請求項８】
前記ガラス塊形成工程で得られたガラス塊は、研磨工程で除去可能な疵、脈理の欠陥を表面に有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の研磨用ガラス製品の製造方法。
【請求項９】
前記プレス工程で得られたプレス製品は、表層部に研磨工程で除去可能な疵、脈理の欠陥を有していることを特徴とする請求項１〜８にいずれかに記載の研磨用ガラス製品の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の研磨用ガラス製品の製造方法の後工程に、プレス成形品を精密研磨する研磨工程を有することを特徴とするガラス製品の製造方法。
【請求項１１】
前記ガラス製品が光学レンズであることを特徴とする請求項１０に記載のガラス製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学ガラス等のガラスを、成形型による成形プレス工程と、研磨工程とによって最終製品へと製造するガラス製品の製造方法に関する。又、そのガラス製品を製造する製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス製品の一例として光学レンズが挙げられるが、その製造方法は、下記の方法に大別できる。
【０００３】
（製造方法１）熔融ガラスを直接、成形型でプレス成形してレンズブランクを形成し、このレンズブランクを研磨する方法。
【０００４】
（製造方法２）熔融ガラスを型に流し込んで角状又は板状のガラスブロックを作製し、次にこのガラスブロックを機械加工で切り出して細分化し、この細分化したカットピースを再加熱プレスし、最後にそのプレス品を研磨する方法。
【０００５】
（製造方法３）熔融ガラスを最終製品に近似した形状のプリフォームを形成し、離型膜を形成した成形型の成形面を転写して最終製品を形成する方法。
【０００６】
上述の製造方法の中で、（製造方法３）は、研磨フリーなので、非球面レンズのように研磨が困難な形状のレンズに適しているが、プレスする時の粘性が １０8〜１０12 ポアズと所定範囲に入っている硝種、又は、ガラス転移点Ｔｇが５８０℃以下の硝種しか使用できないという問題点がある。又、大気雰囲気下で製造ができないため、クリーンルーム等の大規模で高価な製造設備が必要であり、製造コストが高くなるという問題点がある。
従って生産コストを抑えて、大量のガラス製品を製造するには（製造方法１）と（製造方法２）が適していると考えられる。
【０００７】
次に、（製造方法１）と（製造方法２）を比較する。（製造方法１）は、溶解したガラスを直ちにガラスブランクに成形する必要があるので、小品種大量生産には適しているが多品種少量生産には適していない。さらに、（製造方法１）は、熔融ガラスを成形型の下型で受けるので、下型成形面が凸面になっている場合、滴下した熔融ガラスは下型上で安定せず、下型周縁を囲む胴型に接して止まる。その際、ガラスは未だ１０００℃付近の高温状態にあるので、胴型に焼付いてしまう。また熔融ガラスが胴型に接することで熱を奪われ、急冷されるのでプレス時に十分なガラスの伸びが得られないという問題がある。また、ガラスが下型周縁部に偏った状態でプレスされると成形型内にガラスが均一に行き渡らず、目的とする成形品の形状が得られなくなるという問題もある。
一方、（製造方法２）は、複数のガラス種の板状ガラスブロックを製作し保管しておけば、必要に応じて板状ガラスブロックを切り出して、そのカットピースをプレスできるので、多品種少量生産には適しているが、小品種大量生産あるいは多品種大量生産には適していないと考えられる。
【０００８】
ところで、このような光学レンズは、従来の最もオーソドックスな用途である印画紙を使用するカメラ等の光学機器に加えて、最近では、電子製品（例えば、デジタルカメラ、ビデオカメラ、記録媒体の記録再生装置）にも広く使用されるようになってきている。特に、マルチメディア社会の到来により、電子製品に使用される光学レンズの生産量は一気に拡大の様相を呈している。
従って、今日における光学ガラス業界にとっては、多品種大量生産した製品の納期短縮と、製造コスト低減が競争力の重要な課題になっている。このような課題を解決するには、従来例としてあげた製造方法の中で、（製造方法２）が有望であると考えられる。尚、この種の方法して、例えば、実開平２−１４２４３９号公報がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（製造方法２）では、再加熱に使用するカットピースとして、熔融ガラスを板状に成形したガラスブロックを切断したものを使用していたので、カットピースの重量ばらつきを抑えるのが困難であるという問題点があった。
何故なら重量管理は、熔融ガラスを型に流し込んで板状に成形するときに行なわれるので、板状ガラスを複数のブロックに切断する際、個々のブロック間で重量ばらつきが発生する。又、熔融ガラスを板状に成形する際、均一な厚さの板を形成することが困難であり、これも重量ばらつきの原因になる。
【００１０】
このような、重量ばらつきがあるため、最終工程の研磨の際、レンズの削りしろを大きくとらざるを得ず、削り量が削減できないという問題点があった。このため、廃材の排出量が低減できず、環境に対しての悪影響が低減できなかった。特に、今日では電気製品の技術進歩が急速で製品の陳腐化が早く、廃棄物が環境に与える影響は無視できない問題になってきている。
又、カットピースを機械加工で得ているので、製造コストの低減にも限界があった。
さらに、カットピースは角材であるので、再加熱のとき角材の角部が中央部に比べて熱的に不均一となり、成形型でプレスした際、成形型に対する再現性が悪化すると言う問題点もあった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、製造コストを抑え、多品種大量生産に適したガラス製品の製造方法と製造装置を提供することにある。
又、他の目的は、環境へ負荷を与える研磨屑等の発生を低減するガラス製品の製造方法と製造装置を提供することにある。
又、他の目的は、カットピースを再加熱してプレス成形するとき、熱の不均一性を抑制してプレスする製造方法と製造装置を提供することにある。
又、他の目的は、再加熱プレスにおいて、成型型の成型面に対する、再現性の高いプレス製品を製造する製造方法と製造装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための手段として、本願発明は以下の態様を有する。
（１）大気雰囲気下で１０４〜１０６ポアズの粘性に再加熱され、その粘性でプレス成形用の成形型でプレス成形するプレス工程を経て研磨用ガラス製品とされるガラス塊を製造する再加熱プレス用ガラス塊の製造方法であって、 
ノズルから供給される熔融ガラスを、ガラス塊成形用の成形型で受けて成形し且つ徐冷してガラス塊を形成するガラス塊形成工程を有することを特徴とする再加熱プレス用ガラス塊の製造方法。 
（２） ガラス塊形成工程の熔融ガラスは３０〜２ポアズの粘性であることを特徴とする第１の態様にかかる再加熱プレス用ガラス塊の製造方法。 
（３） ガラス転移点Ｔｇが５８０℃以上のガラスを用いることを特徴とする第１又は第２の態様にかかる再加熱プレス用ガラス塊の製造方法。 
（４） 前記ガラス塊が粗面研磨加工を施してからプレス工程に使用されるものであることを特徴とする第１〜第３のいずれかの態様にかかる再加熱プレス用ガラス塊の製造方法。
（５）前記溶融ガラスは、その粘性と降下切断の切断条件とによって重量管理されていることを特徴とする第１〜第４のいずれかの態様にかかる再加熱プレス用ガラス塊の製造方法。
（６） 前記ガラス塊形成工程は、連続して供給される熔融ガラスを、順次、所定温度に加熱され且つ連続して供給されるガラス塊成形用の成形型で受け取り、成形してガラス塊を形成するものであることを特徴とする第１〜第５のいずれかの態様にかかる再加熱プレス用ガラス塊の製造方法。 
（７） 前記熔融ガラスは、ガラス塊成形用の成形型上で浮上又は略浮上された状態でガラス塊に成形されることを特徴とする第１〜第６のいずれかの態様にかかる再加熱プレス用ガラス塊の製造方法。 
（８） 前記熔融ガラスの切断時間は１．０秒以下であることを特徴とする第１〜第７のいずれかの態様にかかる再加熱プレス用ガラス塊の製造方法。
（９）大気雰囲気下で第１〜第４のいずれかの態様にかかる方法で製造したガラス塊を１０４〜１０６ポアズの粘性に再加熱し、プレス成形用の成形型でプレス成形するプレス工程を有することを特徴とする研磨用ガラス製品の製造方法。
（１０）ガラス塊に粗面研磨加工を施し、該ガラス塊表面に粉末状の離型剤を形成してプレス成形を行うことを特徴とする第９の態様にかかる研磨用ガラス製品の製造方法。 
（１１） ガラス塊形成工程で得られたガラス塊は、研磨工程で除去可能な疵、脈理の欠陥を表面に有していることを特徴とする第９又は第１０の態様にかかる研磨用ガラス製品の製造方法。 
（１２）プレス工程で得られたプレス製品は、表層部に研磨工程で除去可能な疵、脈理の欠陥を有していることを特徴とする第９〜第１１のいずれかの態様にかかる研磨用ガラス製品の製造方法。 
（１３）第９〜第１２のいずれかの態様にかかる研磨用ガラス製品の製造方法の後工程に、プレス成形品を精密研磨する研磨工程を有することを特徴とするガラス製品の製造方法。
（１４）前記ガラス製品が光学レンズであることを特徴とする第１３の態様にかかるガラス製品の製造方法。
（１５）第１〜第８のいずれかの態様にかかるガラス塊を製造するガラス塊製造装置であって、
前記熔融ガラスを、その粘性を制御してノズルを介して供給する熔融ガラス供給装置と、前記熔融ガラスを成形する成形装置と、
加熱手段とを備え、
前記成形装置は、供給された熔融ガラスを所定形状に成形する成形面を有する複数のガラス塊成形用の成形型と、前記複数のガラス塊成形用の成形型を、順次、前記ノズルの下端部に搬送する搬送手段とを有し、
前記加熱手段は、前記複数のガラス塊形成用の成形型と熔融ガラスとを所定温度に加熱するものであることを特徴とするガラス塊の製造装置。 
（１６）前記ガラス塊成形用の成形型は、熔融ガラスを降下切断できるように、ノズルに対して接近、離間するように駆動制御されていることを特徴とする第１５の態様にかかるガラス塊の製造装置。 
（１７） 前記ガラス塊成形用の成形型で受け取る熔融ガラスの重量管理は、ノズルの温度制御による溶融ガラスの粘性管理と、熔融ガラスの降下切断の切断条件によって実行されることを特徴とする第１６の態様にかかるガラス塊の製造装置。 
（１８） 前記搬送手段で搬送する複数のガラス塊成形用の成形型は、連続してノズルの下端部に搬送するように制御されていることを特徴とする第１５〜第１７のいずれかの態様にかかるガラス塊の製造装置。
（１９） 前記搬送手段は、回転駆動手段によって回転されるターンテーブルであることを特徴とする第１５〜第１８のいずれかの態様にかかるガラス塊の製造装置。 
（２０） 前記ターンテーブルを回転させる駆動手段は、熔融ガラスの粘性に基づいて回転速度を制御されていることを特徴とする第１９の態様にかかるガラス塊の製造装置。 
（２１） 前記ガラス塊成形用の成形型の成形面には熔融ガラスを浮上させる気体の供給孔が形成されていることを特徴とする第１５〜第２０のいずれかの態様にかかるガラス塊の製造装置。 
【００１３】
上述の態様におけるガラス塊形成工程では、溶融ガラスは、表面張力により主な表面が形成されるので、重量バラツキが抑えられる。又、溶融ガラスの粘性を制御することにより、重量バラツキが少ないガラス塊を容易に得ることができる。又、ガラス塊の表面において、カットピースのような、角張った部分の発生を抑えられるので、次工程の再加熱プレス工程で熱の不均一性を改善した成形を行なうことができる。又、多数のガラス塊を製造し、在庫することができることから、注文に応じて、同じ形状の複数のガラス塊から、異なった成形面を有する複数の成形型を用いてプレス成型することで、多品種生産が可能になる。
【００１４】
ガラス塊の形状の例としては、「球状又はその近似形状」、「周縁部を有し、その周縁部を境に２つの凸面がつながった形状又はその近似形状（マーブル形状や楕円の短軸を回転軸とした回転楕円体などがこれに相当し、ガラス塊の外径を決める部分が周縁部に相当する）」、「浮上した液滴が作る形状」等が挙げられる。
【００１５】
又、プレス成形は、１０4〜１０6ポアズの粘性に再加熱して実行するので、多種の形状のガラス製品を、最終ガラス製品に近い形状で製造することができる。この時の成形型の温度は６００〜７５０℃が好ましい。
又、ノズルから熔融ガラスを降下切断をする際に、脈理等が発生するが、次工程のプレスが１０4〜１０6ポアズの粘性に再加熱してプレスし、その後、精密研磨するので、この時点での表層の脈理等は許容できる。このため、ガラス塊を高い生産性で製造することができる。
尚、ガラス塊形成工程の成形型の表面粗さはＲｍａｘ１０〜５０μｍが好ましい。又、再加熱プレス工程の成形型の表面粗さは、Ｒｍａｘ１〜１０μｍが好ましい。
【００１７】
上述の態様において、ガラス塊形成工程の熔融ガラスを３０〜２ポアズの粘性にすることにより、重量ばらつきの小さい、多数のガラス塊を高い生産性で、製造することができる。熔融ガラスを流出する際の粘性は、３０〜２ポアズの範囲にすることが好ましく、熔融ガラスの粘度を上記範囲にすることにより、降下切断が容易に行なうことができる。つまり、ノズルより適量の熔融ガラスが流出しやすくなるとともに、一定量のガラスが流出すると流出した熔融ガラスの下端部とノズル付近の間にくびれが生じ、熔融ガラスの下端部の重量が熔融ガラスの表面張力より大きくなると、くびれ部分で熔融ガラス下端部を分離し、切断器を用いなくても所定重量の熔融ガラスを成形型に受けることが容易にできる。また熔融ガラスを成形型で受けた後、熔融ガラスを浮上又は略浮上させた状態で成形することが好ましい。熔融ガラスの粘性は、２０〜２ポアズが更に好ましい。
【００１９】
上述の態様において、ガラス転移点Ｔｇが５８０℃以上のガラスを用いれば、ガラス転移点Ｔｇが５８０℃以上である精密プレス成形でプレス困難な硝種であっても、研磨用ガラス製品を製造することができる。更に、本発明はガラス転移点６００℃以上のガラスから光学製品を製造する際により好ましい方法であり、ガラス転移点６１０℃以上のガラスから光学製品を製造する際に特に好ましい方法である。
【００２０】
転移点温度範囲が上記範囲にあり、粘性の範囲が第２態様の範囲に入るガラス材料としては、（１）各成分中、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２の２成分が、多く含まれているＳｉ Ｏ２−ＴｉＯ２系光学ガラス、（２）各成分中、Ｂ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３の２成分が、多く含まれている２Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系光学ガラスを挙げることができる。より詳しくは、（１）− ＳｉＯ２−ＴｉＯ２系光学ガラス材料として好ましいものは、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｎａ２Ｏ３、ＣａＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５を含む光学材料である。 例えば、 ＳｉＯ２ １５〜４０重量％ ＴｉＯ２ １５〜４０重量％ Ｎａ２Ｏ３ ０〜２５重量％ ＣａＯ ０〜１０重量％ ＢａＯ ０〜３０重量％ ＺｒＯ２ ０〜１０重量％ Ｎｂ２Ｏ５ ０〜１５重量％を含有する光学ガラスが挙げられる。
【００２１】
又、Ｂ２Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３系光学ガラス材料として好ましいものを以下に示す。
（２）−▲１▼Ｂ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、  Ｓｂ２Ｏ３からなる光学材料。
（２）−▲２▼Ｂ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯ、  ＺｒＯ２、Ａｓ２Ｏ３からなる光学材料。
（２）−▲３▼Ｂ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ  Ｏ２、Ｎｂ２Ｏ５からなる光学材料。なお上記ガラスにはＹ２Ｏ３を含有さ  せてもよい。
（２）−▲４▼Ｂ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、  ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５からなる光学材料。
（２）−▲５▼Ｂ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＢａＯ、Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３  からなる光学材料。
（２）−▲６▼Ｂ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｎＯ、Ｇｄ２Ｏ３、ＺｒＯ２  、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５からなる光学材料。
（２）−▲７▼Ｂ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ  ５、ＷＯ３、Ｓｂ２Ｏ３からなる光学材料。
（２）−▲８▼Ｂ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢａＯ、ＺｎＯ、  ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、ＷＯ３からなる光学材料。
例えば、
Ｂ２Ｏ３                    １５〜７０重量％
Ｌａ２Ｏ３                  １０〜５０重量％
ＳｉＯ２                    ０〜２５重量％
Ｇｄ２Ｏ３                  ０〜５０重量％
ＺｎＯ                      １５〜５０重量％
ＢａＯ                      ０〜５０重量％
ＳｒＯ                      ０〜４０重量％
ＣａＯ                      ０〜２５重量％
ＭｇＯ                      ０〜２０重量％
Ａｌ２Ｏ３                  ０〜２０重量％
ＺｒＯ２                    ０〜１０重量％
ＴｉＯ２                    ０〜１０重量％
Ｎｂ２Ｏ５                  ０〜１５重量％
ＷＯ３                      ０〜１０重量％
Ｙ２Ｏ３                    ０〜２０重量％
Ｔａ２Ｏ５                  ０〜３０重量％
を含有する光学ガラスが挙げられる。
【００２３】
上述の態様において、ガラス塊表面に離型剤を形成する際、事前に、ガラス塊の表面をバレル研磨等の研磨方法によって、粗面にすると離型剤の付着が良好になる。又、この予備研磨によって、前工程の成形工程で付着したガラス揮発物等の不純物や、脈理等の表層の疵、欠陥を除去できる。又、この予備研磨でガラス塊の表面を粗面にすることによって、次工程の再加熱プレスの際、熱輻射が粗面で散乱し、ガラスと成形型の間での過剰加熱を防止することができるので、成形型の焼き付けを防止することができる。粗面の程度は、Ｒｍａｘ２０〜６０μｍ程度にするのが好ましい。又、この予備研磨で複数のガラス塊の重量ばらつきを抑制することもできる。
【００２５】
上述の態様において、次工程に最終ガラス製品の研磨工程を配していることを考慮して、ガラス塊形成工程で得られたガラス塊に研磨工程で除去可能な疵、脈理等の欠陥を表面に有していることが許容されれば、ガラス塊の製造の生産性を向上できる。
【００２９】
上述の態様において、溶融ガラスがその粘性と切断条件とによって重量管理がされていれば、熔融ガラスの粘性を制御することにより、溶融ガラスの流出速度を決定し、溶融ガラスの切断条件（切断速度、切断のタイミング（間隔）、切断の方法(自然滴下、強制切断（降下切断等）、降下切断の降下速度)）の決定によって切断量を決定することができるので、成形型に供給する溶融ガラスの重量バラツキを防止することができる。
【００３１】
上述の態様において、ガラス塊製造工程が、連続して供給される熔融ガラスを、順次、所定温度に加熱され且つ連続して供給されるガラス塊成形用の成形型で受け取り、成形してガラス塊を形成するようにすることによって、、ガラス塊を高い生産性で製造することができる。特に、複数のガラス塊成形用の成形型を連続してノズルの下方に供給して、ガラス塊を製造するようにすれば、その効果が顕著になる。
【００３３】
上述の態様において、熔融ガラスが、ガラス塊整形用の成形型上で浮上又は略浮上された状態でガラス塊に成形されることによって、自由表面の平滑な面のガラス塊が容易に得られと共に表面欠陥の発生を低減できる。尚、略浮上とは、浮上中のガラスが何らかの要因で不安定になり、成形面との接触が一部発生するような状態を意味している。
【００３５】
上述の態様において、特に、３０〜２ポアズの粘性の熔融ガラスを、降下切断させると、切断に要する時間を、例えば、１秒以下に短縮することが可能になり、生産性を著しく向上することができる。このように、高速で切断すると、表面欠陥が発生し易くなるが、次工程にプレス、研摩工程があるので問題にならない。
【００３９】
上述の態様によれば、材料の制限を大きく受けることなく、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズなどの多様な形状の光学レンズを、研磨屑の発生を抑制して製造することができる。
【００４１】
上述の態様の装置によれば、複数の成形型で順次熔融ガラスを成形することができるので、再加熱用ガラス塊を高い生産性で製造することができる。また、熔融ガラスを降下切断できるように、ノズルに対して接近、離間するようにガラス塊成形用の成形型を駆動制御することにより、切断量を容易に制御することができる。さらに、熔融ガラスの粘性管理で、熔融ガラスの流出速度を決定することができ、又、降下切断の条件を制御することによって、切断量を決定することができるので、ガラス塊の重量ばらつきを抑制できる。また、熔融ガラスの粘性とターンテーブルの回転数の制御によって、ガラス塊の重量ばらつきを抑制できる。つまり、熔融ガラスの粘性を制御することにより、ノズルから流出する熔融ガラスの流出速度を決定することができ、ターンテーブルの回転速度を制御することにより、熔融ガラスの切断量を決定することができる。そして、一度に大量のガラス塊を作成して保管しておき、必要に応じて、異なった成形面の成形型で成形すれば、多品種大量生産ができる。 
【００５４】
【発明の実施の形態】
（ガラス塊の製造装置とガラス塊の製造方法）
本実施例のガラス塊は下記に説明するガラス塊製造装置を使用して製作した。本実施例のガラス塊は、光学レンズを製造するための材料である。以下に図１〜５を参照して本実施例のガラス塊製造装置を説明する。
【００５５】
図１は装置の平面図、図２は装置の側面図、図３は加熱炉３内の成形型７の図、図４は熔融ガラスの切断の様子を示した模式図、図5は装置の変形例の側面図である。
本実施例の製造装置の基本構成は熔融ガラスを成形型７に供給する熔融ガラス供給装置１と、この熔融ガラス供給装置１から流下する熔融ガラスを成形する成形装置２と、成形型７と冷却された熔融ガラスを加熱して徐冷する加熱炉３と、取り出し手段４である。
熔融ガラス供給装置１、加熱炉３、取り出し手段４は、固定位置に配置されている。
熔融ガラス供給装置１は溶解炉で溶解された熔融ガラス８をノズル５を介して成形装置２の成形型７に供給する装置である。ノズル５は、熔融ガラス８を所定の粘性に制御して流下することができるように、温度制御装置が取り付けられている。この制御によって、生産性を制御できる。
【００５６】
加熱炉３は、ターンテーブル６の成形型７が移動する軌跡に沿って、熔融ガラス供給装置１から取り出し部までの間と、取り出し部から熔融ガラス供給装置までの間との二個所に設けられている。加熱炉３はトンネル状に形成されており、内部に形成されたヒーター１４によってこの加熱炉３を通過する、成形型７と熔融ガラス８を加熱する。加熱炉３内の温度は３５０〜４００℃に設定されている。
【００５７】
取り出し手段４は、Ｔｇ以下になった熔融ガラス８を、その側面からエアを吹き付けて搬出する装置で、熔融ガラス供給装置１から約２７０度の位置に配置されている。
上述した固定位置に配置された熔融ガラス供給装置１、加熱炉３、取り出し手段４に、順次、成形型７と熔融ガラス８を搬送するのが成形装置２である。
この成形装置２は、ダイレクト・ドライブ・モータによって回転駆動されるアルミ合金からなる円盤状（直径５００ｍｍ  厚さ１５ｍｍ）のターンテーブル６と、ターンテーブル６の外周部に等間隔で配置された成形型７（３６個）とが主要部になっている。
成形型７は、ターンテーブル６の外周に等間隔に形成された孔に、ターンテーブル６の厚さ方向に上下動が可能なように取り付けられている。成形型の成形面はＲｍａｘ１μｍ以下になっている。
【００５８】
又、成形型７の下端部にはローラが取り付けられている。他方、ターンテーブル６の成形型７の下方における、熔融ガラス供給装置１のノズル５に対応する位置に、図示しない略直角三角形のカムが取り付けられ、成形型７のローラを案内することができる。従って、図４に示す通り、成形型７は熔融ガラス８を受け取るまでノズル５に対して徐々に上昇しながら接近し、熔融ガラス８を受け取った後はノズル５から離間するように降下する。上述のカムの形状を所定形状に設定することにより、降下切断の条件（切断時間、切断速度）を整えることができる。例えば、略二等辺三角形のカムを、直角三角形にすることにより、成形型７の降下速度を速くすることができる。
【００５９】
又、成形型７の上面に設けられた成形面は凹面に形成されている。この成形面は、熔融ガラス８の平面視したときの外径を規定する機能を有している。そして、この成形面は、レンズの主表面に対応する表面（熔融ガラス８の断面）の形状は規定しない。このように、本発明のガラス塊は、重量と平面視の外径は規定されるが、断面形状は規定されない。これは、次工程の再加熱工程の粘性が１０4〜１０6ポアズでありかなり軟らかいので、このガラス塊の製造段階での断面形状の成形は必要ないからである。
【００６０】
その成形面の中央部からは空気が供給できる空気孔７ａが形成されている。この空気孔から供給された空気によって熔融ガラス８を浮上させることができる。空気孔から流出する空気の流量は０．５リットル／分である。又、成形型７の材料は、ターンテーブル６が高速回転可能なように、軽量のカーボン材料で構成されている。
【００６１】
熔融ガラス供給装置１と、成形装置２との位置関係は、熔融ガラス供給装置１のノズル５の下方を、ターンテーブル６の成形型７が通過するように、両者は配置されている。従って、ターンテーブル６を回転させることにより、ノズル５の下方に、順次、成形型７が送り出されることになる。ノズル５から供給される熔融ガラス８は連続して流下している。ターンテーブル６の駆動は、ノズル５から連続的に流下する熔融ガラスを所定重量で連続して成形型７で受け取ることができるように制御されている。そして、ターンテーブル６の回転駆動は、ノズル５から流下する熔融ガラス８の粘性に基づいて制御される。熔融ガラス供給装置１から供給された熔融ガラス８はターンテーブル６によって搬送される間に徐冷・成形され、固定位置の熔融ガラス供給装置１の手前にきたときに、取り出し手段４のエアーによって受け皿１２に搬出される。そして、空いた成形型７は再び加熱炉３を通ることにより、所定の温度に維持され、熔融ガラス供給装置１から再び新しい熔融ガラス８が、供給される。
【００６２】
上述の実施例では成形型７をカムを使用してノズルの下方に上昇させたが、他の方法として成形型７が、ノズルの下方に来たときに、成形型を突き上げ棒で持ち上げるようにしても良い。その具体例を図５に基づいて以下に説明する。下記の点以外は上述の実施例と同じである。
【００６３】
本実施例の場合、ターンテーブル６を、間歇インデックス方式で駆動している。つまり、ダイレクト・ドライブ・モータを間歇的に駆動してターンテーブル６を一定角度ずつ回転して停止させている。
そして、ノズル５の下方に相当するターンテーブル６を挟んで、ノズル５の開口部に対向する位置に、突き上げ棒１１が上下動自在に配設されている。この突き上げ棒１１は、ノズル５の下方を搬送された成形型７の底部を突き上げ、成形型７をノズル５に接近、離間するように、上下運動を繰り返すように駆動制御されている。突上げ棒１１の降下は、ノズル５から供給される熔融ガラスの重量が、正確に所定量になるように制御されている。これにより、ガラス塊の重量バラツキを抑制することができる。
【００６４】
従って、図５に示す装置を使用してガラス塊を製造するには、間欠運動するターンテーブル６によって、ノズル５より流出する熔融ガラス８を受け取る位置に成形型７を順次搬送する。そして、ノズル５の下方で停止した成形型７は、突き上げ棒１１の上昇運動によって上昇し、ノズル５の近傍で熔融ガラス８を受け取り、突き上げ棒１１の下降に伴って降下する。この成形型７の降下によって熔融ガラスは降下切断される。降下切断された溶解ガラスは、上述の実施例同様、成形型７上で浮上した状態で成形される。そして、熔融ガラス８を受け取った成形型７は、ノズル５の下方から送出される。このステップを順次繰り返す。
【００６５】
ターンテーブル６が停止し、成形型６が熔融ガラス受け取り位置に来たときに、突上げ棒１１により成形型７は突上げられて上昇し、熔融ガラス８を受ける。所定の重量の熔融ガラスが得られるタイミングで突上げ棒１１による突上げは解除され、成形型７は急降下して突上げ前の高さに戻るとともにターンテーブル６は回転し、次の成形型７が熔融ガラス受け取り位置に搬送される。
本実施例は、上述の実施例に比べて、連続して、成形型をノズル口に搬入していないので、生産性がやや低下するが、反面、成形型が、降下切断の際、成形型の搬送方向に移動しないので、切断に伴う表面欠陥を一層低減することができる。
【００６６】
（ガラス塊の製造方法）
次に、上述のガラス製造装置を使用して、本発明のガラス塊の製造方法を説明する。ガラスの成分は表２に、製造条件は表1に示す。最初の実施例は、表２に主成分を示すガラス１（ガラス転移点Ｔｇ：615℃、屈伏点Ｔａ：650℃）からなるガラス塊を製造した。
このガラス１のガラス原料を図示しない溶解炉で１２７０℃の温度で溶解する。そして、ガラス原料の溶解が完了したら、溶解炉から熔融ガラス供給装置１に熔融ガラス８を供給する。そして、成形型７を加熱炉３によって２５０〜３００℃に加熱し、ターンテーブル６を２．５ r.p.mで連続回転させる。又、ノズル５の先端部は１１１０℃に制御した。この時の熔融ガラスの粘性は５ポアズであった。
【００６７】
尚、ノズルの選定、熔融ガラスの流出量、ガラス塊の重量設定、ターンテーブルの回転速度（成形型の搬送速度）等の初期設定は下記の要領で行なった。
最初に、脈理を抑え内部品質が良好なガラス塊が得られる粘性になるように、ノズルの先端の温度を１１１０℃に設定した。又、単位あたりの流出量を基準流出量として予め設定し、この基準流出量に基づいて、ノズル５の内径を３ｍｍに設定した。
次に一定速度で流出する熔融ガラスを成形型７で受け取る量が、所定重量になるように、ターン・テーブル６の回転数を２．５r.p.mに設定した。
このように、熔融ガラスの粘度とターン・テーブルの回転数を設定することにより、本例では、降下切断によって、熔融ガラスをガラス塊に切断することができる。
又、成形型7は、２５０〜３００℃に加熱してある。
【００６８】
このように、装置の初期設定を行なった後、ノズル５から、連続して熔融ガラス８を供給する。成形型７は熔融ガラス８をノズル５から受けるとき、定位置より上方に移動し、ノズル５の先端から供給される熔融ガラス８を成形面で受ける。そして、熔融ガラス８を成形面で受けた成形型７は、急降下して、ノズル５から供給された熔融ガラス８を切断する。この切断は回転方向と降下方向の合力によって引き起こされる。具体的には、熔融ガラスの下端部の重量がガラスの表面張力より大きくなることで、熔融ガラスの下端部とノズル５との間にくびれが生じ、熔融ガラスは切断されることになる。
切断に要した時間は約０．３秒であった。本発明のガラス塊の重量管理は、ノズル５から一定の流量で流下又は滴下する熔融ガラス８を一定の規則正しい間隔で成形型７が受けることで、重量の均一化を図っている。
本形態では、前述のように切断器を用いないので、ガラス塊の深層部にまで切断時の痕跡が達することがない。すなわち、熔融ガラスが分離する際に生じた痕跡は表面より概ね０．５ｍｍ以内の表面層にとどまっているので、ガラス塊の表面を研磨加工すれば容易に除去することができる。
【００６９】
このような形で、円周方向に回転している複数の成形型７に、順次、ノズル５から熔融ガラス８を供給する。
そして、成形型７上に供給された熔融ガラス８は、成形面の気体空気供給孔から送出される気体（例えば空気）によって浮上又は略浮上させながら、加熱炉３内で加熱されながら円周方向に沿って移動することにより、565℃まで徐冷されて所定形状に成形される。
浮上中のガラスは、受け型の径と受ける熔融ガラスの量を調整することにより、浮上中でも垂直軸の回りに回転することはあるが、上下が反転することはない。したがって、ガラス塊には浮上又は略浮上成形中に上方を向いて成形された面すなわち上面と、下方を向いて成形された面すなわち下面が存在する。略浮上成形の場合、下面は成形型７の内面に接触するなどして自由表面にならない部分が生じるが、これに比べて上面は受け型と接触する頻度が少ない或いはないので、自由表面の割合が多い。したがって、上面と下面の表面粗さに違いが生じるが次工程で研摩するので問題はない。
【００７０】
この成形の際、熔融ガラス８の断面形状は規制されず、不定形となっている。そして、冷却されたガラス塊がガラス転移点Ｔｇ（６１５℃）より下の温度になり、取り出し位置まで移動したら取り出される。このようにして、９０個／秒の生産性でガラス塊を製作した。
本実施例で製作したガラス塊は、表層部（表面から０．２の間又は表面からの０．５ｍｍの間）に脈理が入っているものが多いが、後工程の研磨で容易に除去できる。
又、重量ばらつきは、±５％であった（サンプル数  １０００個）。（従来のカットピースの場合は、±１０〜１５％であった）
【００７１】
（ガラス塊の予備研磨工程）
ガラス塊の予備研磨は、バレル研磨法を使用した。容器内にガラス塊と研磨剤を入れ、容器を回転又は振動させるか、回転と振動の両方を与えることにより、ガラス塊の表面を均一に研磨することができる。また、容器内に多数のガラス塊を入れてバレル研磨することにより、一度に多数個の研磨を行うことができた。ガラス塊の表面粗さは、上面はＲａ５〜３０nm、下面はＲａ３〜６０μｍであったが、バレル研摩によって上下面とも４０μｍ程度になった。ガラス塊には、研磨工程で除去可能な疵、脈理等の欠陥を表面に有しているものもあるが、上記ガラス塊の研磨工程によってこのような欠陥を取り除くことができる。
【００７２】
（再加熱プレス工程）
上述の製造方法で得た複数のガラス塊を、最終レンズ形状に対応した成形面を有する複数個の成形型で一括プレス成形した。上型と下型から構成される複数の成形型は、両凸レンズ、両凹面レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズの各形状に対応した６種類の成形型を使用した。これにより、一種類のガラス塊から６種類の異なる形状のレンズを製造した。
各ガラス塊は、約 ８５０℃に加熱され軟化した状態（１０5ポアズ）で、 約６５０℃に加熱された下型の成形面に、搬入手段によって導入される。次に、下型同様に約６５０℃に加熱された上型によってガラス塊を約４〜５秒プレス成形する。尚、このプレス成形は、大気雰囲気下で行った。
尚、本実施例ではガラスの粘度が１０4〜１０6ポアズになる比較的高温（従来例の製造方法３と比較して）まで再加熱してプレス成形を行うため、成形型とガラスとの融着を防止しなければならない。このような高温で融着を防ぐため、窒化ホウ素などの粉末状離型剤を成形型やガラス塊の表面に塗布した。
この再加熱プレスによって、研磨の最終製品に近似した形状のプレス成形品を得た。
【００７３】
（プレス成形品の研磨工程）
上述の再加熱プレス工程で得たプレス成形品を、研磨して最終製品の光学レンズを得た。研磨剤としては酸化セリウムを用い、最初に粗研磨を施し、次に精研磨を施す。この研磨によって、プレス製品の表層部に残存していた脈理等の欠陥を完全に除去した。又、プレス品の重量ばらつきが抑制されているので、研磨量を低減することができ、両凸レンズ、両凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ、凸メニスカスレンズ、凹メニスカスレンズなどの光学レンズを得ることができた。
プレス工程で得られたプレス成形品には、表層部に研磨工程で除去可能な疵、脈理等の欠陥を有しているものもあるが、上記成形品の研磨により、ガラス製品の上記欠陥を除去することもできた。
【００７４】
次いで、表２のガラスの主成分を示したガラス２〜１２を、表１に示す加工条件で、光学ガラスを製造した。何れのガラスも、重量ばらつきの小さいガラス塊を得ることができ、高い生産性で光学ガラスを製造することができた。又、最終研磨の研磨屑の量を低減することができた。
尚、上述の実施例では、成形型で熔融ガラス８を浮上させながら、徐冷したが、熔融ガラスを成形型に直接受けても良い。この場合、型とガラスの温度差によるクラックの発生を抑えるために、浮上方法に比べて成形型の温度を高温に設定する必要がある。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、重量ばらつきが小さいガラス塊をプレス成形するので、重量ばらつきが少ないプレス成形品を形成することができる。これによって、最終製品を研磨する際、発生する研磨屑を低減することができる。
又、再加熱工程は１０4〜１０6ポアズ程度の粘性でプレスするので、製造できるガラスの選択の幅が広く、しかも、大気雰囲気下でプレス成形できるので、簡便な製造設備でプレス成形できる。
又、本発明のガラス製品の製造方法は、最終工程で研磨を行うので、ガラス塊はその研磨工程で除去可能な表面状態が許容されるので、熔融ガラスから直接製造するガラス塊の製造に要する時間を短縮化することができる。これによって、ガラス製品の製造コストを低減することができる。
【００７６】
又、本発明のガラス製品の製造方法によれば、最終工程では研磨を施すので、ガラス塊はその研磨工程で除去可能な表面状態が許容されることから、ガラス塊を連続して製造することができる。従って、従来のガラスブロックを切断してプレス用のガラス塊を使用する方法に比べて、大幅なコストの削減が可能になる。
又、本発明のガラス製品の製造方法によれば、１０4〜１０6ポアズ程度の粘性でプレスするので、１０8ポアズ以上の高粘性での精密プレスと比べ、プレス時のガラスの変形量、伸びを大きくすることができる。そのため、精密プレス成形のように型成形面の曲率に合わせてガラス素材の形状を調整する必要もないので、多様な形状のガラス製品の製造に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガラス塊の製造装置の平面図である。
【図２】本発明のガラス塊の製造装置の側面図である。
【図３】本発明のガラス塊の製造装置の加熱炉の断面図である。
【図４】本発明のガラス塊の切断の過程を示す図である。
【図５】本発明のガラス塊の異なる実施例の製造装置の変形例を示す側面図である。
【図６】本発明の再加熱用ガラス塊、研摩用ガラス製品、ガラス製品の製造条件を示す表図である。
【図７】本発明の実施例のガラス組成を示す表図である。
【符号の説明】
１…熔融ガラス供給装置、２…成形装置、３…加熱炉、５…ノズル、６…ターンテーブル、７…成形型、８…熔融ガラス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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