JPH0226843A - ガラス成形型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プレス成形後、研磨等の後加工を必要としな
い、外径が大きくて肉薄のガラス成形体を製造するガラ
ス成形型に係わり、特に溝、孔等の微細パターン付きの
光デイスク基板や、眼鏡レンズ等の大口径レンズの作製
に好適なガラス成形型に関する。

〔従来の技術と問題点〕

プレス成形後において研磨等の後加工を必要としない高
精度のガラス成形体の成形方法は、例えば特開昭５９−
２０３７３２号公報によって知られている。

この成形方法の場合には、お盆上で被成形ガラス素材を
加熱および軟化させ、そして軟化したガラスを把持具で
掴んで、成形型内に移送してプレスする。しかしながら
、この方法では、把持具でガラスを掴むことによってガ
ラスが変形し、かつ軟化してお盆に密着しているガラス
をお盆から引き離すときにガラスが変形するので、その
後のプレス成形において満足なレンズが得られないとい
う欠点があった。

更に、特開昭６０−１１８６４１号公報には、リング状
態量に被成形ガラス素材を支持°し、リング状胴型と共
に被成形ガラス素材を加熱および軟化させ、リング状胴
型と共に上・下型内に移送してプレスする方法が示され
ている。この方法は、上記問題点を解決するものであっ
たが、リング状胴型に支持してガラスを軟化させると、
自重による変形によってへたりが生じ、加熱中にガラス
素材がへたってリング状胴型から落下したり、ガラス素
材の中央部が窪むため、フッスにおいて上面にガストラ
ップが発生し易く、成形条件の範囲が狭く、不安定な面
があった。特にガラス成形体の外径が大きくなったり、
肉厚が薄くなると、比較的に薄い形状の被成形ガラス素
材を使用しなければならないので、この方法ではへたり
を防止することが困難であった。

本発明は、これらの問題点を克服し、外径が大きくて、
比較的肉薄のガラス成形体を成形することができるガラ
ス成形型を提供することを目的とする。

〔目的を達成するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、少なくとも上型と
下型を備えた、肉薄のガラス成形体を成形するためのガ
ラス成形型において、被成形ガラスを載せて加熱、プレ
スおよび冷却を行う下型の最大厚さがその外径の１０分
の１以下であることを特徴とするものである。

この下型に被成形ガラスを載せて、被成形ガラスの表面
の少なくとも一部が１０１０ポアズ以下の粘度になるよ
うに加熱し、１０ｔｏ〜１０”　　ポアズのガラス粘度
に対応する温度に保った上型でプレスを行う。なお、こ
の場合、上型を固定し、下型支持型を介して下型に負荷
をかけてプレスしてもよい。

下型は、適当な移送手段によって移送できるが、下型を
支持する段部を内面に備えた胴型によって、被成形ガラ
スと共に移送するのが好ましい。

更に、胴型の中部に、胴型上部との内径差が５０〜１０
００μｍの凹部を形成することにより、プレス直後の離
型時に、上型へのガラス成形体の貼り付きが防止される
。この場合、冷却によってガラスが胴型よりも大きく収
縮するので、取出し時においては、ガラス成形体の外径
が胴型の上部内径よりも小さくなり、ガラス成形体を胴
型がら外すことができる。

更に、プレス直後の離型において、ガラス成形体が胴型
と共に上型に貼り付くのを防止するために、胴型が持ち
上がるのを防止する手段を設けてもよい。この手段とし
ては、胴型を支持具に固定してもよいし、把持具で掴ん
でもよいし、また上型周縁にストッパーを当ててもよい
。なお、成形条件を選ぶことにより、上記の貼り付き防
止機構が不要な場合もある。

更に、下型または上型がその成形面に微細な溝や孔を備
えていることが好ましい。

〔実施例１］ 次に、第１図と第２図を参照して本発明の実施例１を説
明する。

第１図は、本実施例によるガラス成形型の下型４に被成
形ガラス３を載せ、この下型４をリング２によって支持
した状態を示している。下型４は比較的に偏平に形成さ
れ、その最大厚さがその外径の１０分の１以下となって
いる。更に、下型４の成形面には、微細な溝や孔が形成
されている。

第１図に示す状態は被成形ガラス３の加熱状態である。

従って、被成形ガラス３、下型４およびリング２の周囲
には、ガラス成形体製造装置の図示していない加熱装置
が設けられ、そしてリング２は図示していない適当な手
段によってガラス成形体製造装置の支持部に支持されて
いる。

第２図は被成形ガラス３のプレス状態を示している。こ
の場合、下型支持型６が上昇してリング２に嵌まり、下
型４を支持する。そして上型５とストッパー７が下降し
、上型５が被成形ガラス３をプレスする。

次に、成形方法について詳述する。先ず、本実施例で作
るガラス成形体は外径８９ｍｍ（３，５インチ）、厚さ
１．５ｍｍのプリグループ付きの光デイスク基板である
。プリグループは幅約１μｍ、深さ約５００〜１０００
人の溝が切られたパターンである。このプリグループ付
きディスク基板として、プラスチックの射出成形による
方法と、ガラスの上にプラスチックの薄層をつける方法
が検討されている。しかし、これらの方法では性能的に
充分ではないので、性能的に最も望ましいガラスで安価
に作ることが望まれており、本発明はその期待に応える
ものである。なお、前記基板にはメディアを付けて使用
する。

本実施例では、被成形ガラスに転写される下型４の成形
面として、厚さ２ｍｍに平面研磨された石英ガラスに、
スパッタリング法により炭窒化クロムを約１０００人の
厚さに被覆し、フォトエツチング法により、幅約１μｍ
の溝を作成し、この上にスパッタリング法により炭化ケ
イ素を約５００人被覆し、更にその上にスパッタリング
法により硬質炭素層を５００人被覆したものを用いた。

また、上型５の成形面としては、炭化ケイ素焼結体の表
面にＣＶＤ法により炭化ケイ素を被覆したものを平面に
研磨して、その上にスパッタリング法により硬質炭素層
を５００人被覆して使用した。

被成形ガラス３はアルミノ珪酸塩ガラスで、転移温度５
００°Ｃ１屈伏点５６２°Ｃのガラスであり、予め両面
をラフに平面研磨して使用した。

成形時には先ず、下型４に被成形ガラス３を載せ、これ
をリング２にセットし、被成形ガラス３の粘度がおよそ
１０Ｂポアズになるまで加熱する。

この場合、下型が肉薄で熱容量が小さいので、下型４と
被成形ガラス３は急速に加熱される。そして、上型５お
よび下型支持型６の温度を５２８°Ｃ（ガラス粘度が１
０′２ポアズになる温度）に保ち、下型支持型６を上１
させてリング２（タングステン合金を用いた）内に挿入
して下型４を支持し、ばねまたは２重シリンダ機構によ
りストッパー７と上型５を下降させて２０　Ｋｇ／ｃｍ
”の圧力で約１分間プレスを行う。被成形ガラス３およ
び下型４は肉厚が薄く熱容量が小さいので、この間に成
形ガラス３および下型４の熱が上型５および下型支持型
６（ここでは熱伝導性の良い炭化ケイ素焼結体を用いた
）にすみやかに移動し、全体が５２８°Ｃ（ガラス粘度
が１０１２ポアズに対応する温度）となり、被成形ガラ
ス３はほとんど固化する。その後、ストッパー７で下型
４の周縁を押えて、上型５を上昇させる。この時、ガラ
スは下型４との密着性がよいので、上型には貼りつかず
、下型４上に残る。次いで、ストッパー７を上♂し、下
型支持型６を下降する。しかる後に２５０°Ｃ以下にな
るまで冷却を行い、ガラス成形体を下型４と共に、ある
いはガラス成形体だけを、ガラス成形体製造装置から取
り出す。

本ガラス成形体を走査型電子顕微鏡で観察したところ、
下面は下型の微細な溝や孔のパターンを完全に転写して
おり、上面は面精度１００Å以下の鏡面になっており、
上下面共面精度は良好で、反りも１０μｍ以下であった
。得られたガラス成形体は化学イオン交換法により強化
処理を行った後、メディアを付けて光メモリ−ディスク
として使用する。

〔実施例２〕 本実施例は第３図に示す如く、プレス状態で、ストッパ
ー７′が胴型を兼用する以外は実施例１と同じである。

すなわち、成形中、被成形ガラス３の側面はストッパー
７′に接触し、得られるガラス成形体の厚さは被成形ガ
ラス３の量に左右される。これに対して、前記実施例１
の場合には、所定の厚さの成形体を得るために上型５の
下降ストロークが制限され、被成形ガラス３の側面はス
トッパー７に接触しない。

〔実施例３〕 第４図乃至第６図に示す本実施例では、上型１０をプリ
グループ付きの型とし、下型９を平面とした。加熱状態
とプレス状態をそれぞれ第４図および第５図に示し、第
５図の二点鎖線の円で囲んだ部分■を第６図に拡大して
示す。本実施例では、移送手段例えば回転テーブルに支
持具１を連結し、この支持具１に取付けられた胴型８（
タングステン合金を用いた）の段部８ａで薄板状の下型
９を支持し、下型の上に被成形ガラス３を載せて移送し
、所定の場所にて加熱、プレスおよび冷却を行う。更に
、ガラス成形体の側面を形成する胴型８の中部８ｂに凹
部を形成し、この凹部の内径が上部８ｃの内径より５０
〜１０００μｍ大きくなるようにした。

加熱室で被成形ガラス３、下型９および胴型８を加熱し
て、被成形ガラスの粘度をおよそ１０’・５ポアズとし
、上型１０、上型支持型１１１、上型支持具１２および
下型支持型６の温度を１０＋１ポアズのガラス粘度に対
応する温度（５５７°Ｃ）に保ったプレス室に移送し、
下型支持型６を上昇させ、上型アセンブリ１０，１１．
１２を下降させて、約１分間プレスを行った。これによ
り、被成形ガラス３は伸びて、前記の窪んだ胴型中部８
ｂにガラス部分３′が満たされる。次いで上型アセンブ
リ１０，１１．１２を上昇させ、下型支持型６を下降さ
せるが、このときガラス部分３′が窪んだ胴型中部８ｂ
に充填されているので、ガラス３が上型１０に貼り付い
て持ち上がることはない。しかる後に冷却室で冷却を行
い、下側から、胴型８よりも径の小さい図示していない
昇降ロッドで下型９と共にガラス成形体３を押し上げて
下型９上にガラス成形体３を載せたまま室外に取り出す
かまたは適宜手段によってガラス成形体３だけを取り出
す。この場合、ガラス成形体は胴型８より収縮係数が大
きいことから、冷却により、ガラス部分３′の外径が胴
型上部８Ｃの内径より小さくなっているため、ガラス成
形体３および下型９を胴型８から容易に外すことができ
る。このようにして得られたガラス成形体は実施例１と
同様良好なものであった。

〔実施例４〕 本実施例の加熱およびプレスの様子をそれぞれ第７図お
よび第８図に示す。本実施例は実施例３に比べて、胴型
８′を支持具１と分離することにより、胴型８′も共に
移送可能としたものである。

この方が操作がやり易い場合がある。これに伴って、プ
レス直後に上型１０を上昇させた際に、ガラス成形体３
が上型に貼り付いて、ガラス成形体３、下型９および胴
型８′が一緒に持ち上がるのを防止するために、実施例
１と同様に、ストッパー７を設け、胴型８′を押さえる
ようにした。他は実施例３と同様であり、良好な結果が
得られた。

〔実施例５〕 本実施例の加熱およびプレスの様子をそれぞれ第９図お
よび第１０図に示す。本実施例では、支持具１の代わり
に支持筒１３を用いている。この支持筒によって、加熱
室、プレス室および冷却室間の移送を行う。第１加熱室
で上面および側面からの加熱により予備加熱を行い、第
２加熱室で上面から集中的に加熱を行い、被成形ガラス
３の上面付近を１０６・５ポアズ付近の粘度にし、プレ
ス室で１０′２・５ポアズの粘度に対応する温度（５１
４°Ｃ）に保たれた上型（微細パターンのある型）１０
でプレスを行う。冷却後、ガラス成形体３を胴型８″お
よび下型９と共に取り出す。得られたガラス成形体の下
面付近はプレスによってほとんど伸びないが、被成形ガ
ラス素材を予め研磨しであるので、良好な結果が得られ
た。

〔実施例６〕 第１１図と第１２図に示す本実施例は、眼鏡用レンズ（
外径７２ｍｍ）を成形するためのものである。上型１４
、下型１５は共に、炭化ケイ素焼結体の表面にＣＶＤ法
により炭化ケイ素を被覆したものを曲面（球面または非
球面）に研磨し、その上にスパッタリング法により硬質
炭素層を５００人被覆して使用した。被成形ガラス３と
して眼鏡用組成のガラスをラフに平面研磨して用いた。

本実施例は、凹メニスカス形状の眼鏡レンズの成形例で
あり、第１１図はプレス直前の様子を示し、第１２図は
プレス中の様子を示す。下型１５は中心部の肉厚が６ｍ
ｍであり、胴型８の構造は前記実施例３と同様である。

−加熱室で被成形ガラス３の粘度が約１０６・５ポアズ
になるまで加熱することにより、被成形ガラス３は自重
変形を起こし、第１１図に示す如く、下型１５の形状に
ならったような形になる。これを第１２図に示すように
１０１２ポアズの粘度に対応する温度に保った上型１４
で約１分間プレスを行った。冷却後に得られたガラス成
形体３は面粗度が１００Å以下で、上下面共面精度は良
好で、反りも１０μｍ以下であり、眼鏡用レンズとして
充分使用に耐えうるものであった。

〔実施例７〕 第１３図と第１４図に示す本実施例は、凸メニスカス形
状の眼鏡用レンズを成形するためのものである。第１３
図はプレス直前の様子を、そして第１４図はプレス中の
様子を示す０本実施例の特徴は加熱室でｌＱｓ、ｓポア
ズの粘度になるまで被成形ガラス３を加熱することによ
り、被成形ガラス３が表面張力により丸みを帯びるよう
に加熱した点にある。これにより、プレス時に上面でガ
スがトラップされることを防止できた。また、本実施例
では第１４図に示すように、ガラス成形体３０周縁部３
“をストッパー７で押さえることにより、上型１４の上
昇時の、上型へのガラス成形体３の貼り付きを防止して
いる。

以上実施例について述べたが、本発明のガラス成形型は
いろいろなガラス成形体製造装置において使用可能であ
る。すなわち、被成形ガラスを加熱室、プレス室、冷却
室等に順りに移動させて処理するガラス成形体製造装置
（回転テーブルを有する回転式ガラス成形体製造装置、
トンネル炉を存するライン式ガラス成形体製造装置等）
や、加熱、プレスおよび冷却を１個所で行うガラス成形
体製造装置において使用可能である。また、前記型材料
、被成形ガラス素材の組成や形状、プレス時間等も、上
記実施例に限定されるものではない。

本発明は、外径が大きくて、肉厚が比較的に薄い高精度
のガラス成形体を肉薄の下型を用いて製造することを目
的とするものであり、プレス時間は２０秒以上、１２０
秒以下が有効である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、肉薄の下型に被成形ガラスを載せて移
送し、加熱および軟化させることにより、被成形ガラス
の軟化によるへたりを防止しつつ、かつ肉薄の下型とし
たことにより、その熱容量が小さいために、ガラスと下
型の加熱速度およびプレス時におけるガラスと下型の熱
を上型と下型支持型が奪う速度、更にはプレス後のガラ
スと下型の冷却の速度が速くなり、結果として極めて速
い製造速度で、外径が大きくて比較的に肉薄のガラス成
形体を製造することができる。特にプリグループ付きの
光デイスク基板の製造に際しては、プリグループ面を下
面とすることにより、外径、肉４゜ 厚が一定で、微細パターンのみ異なる下型を次々と装置
内に挿入することにより、同一成形条件でパターンの異
なるディスク基板を次々と製造することができるという
利点も有するものである。眼鏡用レンズにおいても、下
型を順次換えるごとにより、度数等を変えることができ
、極めて有利な製造が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は光デイスク基板を製造するための実施例１によ
るガラス成形型の加熱状態を示す断面図、第２図は実施
例１の成形型のプレス状態を示す断面図、第３図は実施
例２による成形型のプレス状態を示す断面図、第４図は
実施例３による成形型の加熱状態を示す断面図、第５図
は実施例３の成形型のプレス状態を示す断面図、第６図
は第５図の円■部分の拡大図、第７図は実施例４による
成形型の加熱状態を示す断面図、第８図は実施例４によ
る成形型のプレス状態を示す断面図、第９図は実施例５
による成形型の加熱状態を示す断面図、第１０図は実施
例５の成形型のプレス状態を示す断面図、第１１図は眼
鏡用レンズを製造するための実施例６によるガラス成形
型の加熱状態を示す断面図、第１２図は実施例６の成形
型のプレス状態を示す断面図、第１３図は実施例７によ
る成形型の加熱状態を示す断面図、第１４図は実施例７
の成形型のプレス状態を示す断面図である。 １・・・支持具、　２・・・リング、　３・・・被成形
ガラス（ガラス成形体）、　３′　・・・ガラス部分、
　３“　・・・ガラス成形体周縁部、４．９．１５・・
・下型、　５，１０．１４・・・上型、　６・・・下型
支持型、　７．７′　・・・ストッパー、　８．８’、
８”　・・・胴型、８ａ・・・胴型段部、　８ｂ・・・
胴型中部、８Ｃ・・・胴壁上部、　１１・・・上型支持
型、１２・・・上型支持具、　　１３・・・支持筒出願
人　　　ホ　−　ヤ　株式会社 代理人　　弁理士　中　村　静　男 第 図 第 図 第 図 第７図 第 図 第 図 第１０図 第４図 ソ 第 図 第 図 第１１ 図 第１２ 図 第１３図 第１４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも上型と下型を備えた、肉薄のガラス成形
   体を成形するためのガラス成形型において、被成形ガラ
   スを載せて加熱、プレスおよび冷却を行う下型の最大厚
   さがその外径の１０分の１以下であることを特徴とする
   ガラス成形型。 ２、上型と下型のほかに胴型を備え、この胴型の中部に
   、胴型上部との内径差が５０〜１０００μｍの凹部を形
   成し、かつ胴型の下部に、下型を支持する段部を形成し
   たことを特徴とする、請求項１記載のガラス成形型。 ３、下型または上型がその成形面に微細な溝や孔を有す
   ることを特徴とする、請求項１記載のガラス成形型。