JP2002020130A - プレス成形体の製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 精密プレス成形における成形型において、プ
レス実施後の上型の上昇を精度高く行うと共に、プレス
成形体の上型に対する剥離を効率的に行い得るプレス成
形体の製造方法を提供する。 【解決手段】 本発明のプレス成形体の製造方法におい
ては、被成形素材をプレスしてプレス成形体Ｇを成型し
た後、プレス成形体が所定温度になったときに、成形型
内における上型１４に接触する空間２０及び２８の気圧
を調整することにより、上型１４を胴型に対し上昇させ
ると共に、上成形面とプレス成形体Ｇとの界面の剥離を
促進させ、これによって下成形面上にプレス成形体が残
るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス等の被成形
素材をプレスして、非球面レンズなどの高精度なプレス
成形体を製造するプレス成形体の製造方法及び装置に関
し、特に、プレス後に成形型の分離を良好にすると共
に、成形型とプレス成形体との剥離を良好するための方
法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、プレス成形後に研削、研磨を必要
としない高精度の光学素子などのプレス成形体の精密プ
レス成形が盛んに行われている。精密プレス成形は、上
型及び下型を含む成形型を用い、その上下の成形面とそ
の間の周面とで囲まれたキャビティ内にガラス等の被成
形素材を配置し、上下型の相対移動によってこれをプレ
スして、非球面レンズなどのプレス成形体を得る。

【０００３】この種のプレス成形では、安定したプレス
成形品の取り出しのために、上下型によるプレス後、一
定期間この状態を保持してプレス成形体を自然又は強制
冷却し、その降温を行ってから成形型を分離するように
している。

【０００４】ここで、プレス成形体の生産性を向上させ
るためには、ガラス素材のプレス後にできるだけ早いタ
イミングで成形型の分離を行うことが好ましく、このた
めプレス後のガラス成形体がガラス転移点付近になって
ガラスがある程度固化した時点で、成形型を分離するこ
とが行われている。

【０００５】このように特に、比較的早いタイミングで
離型を行った場合、プレス成形体はまだ成形面に密着し
た状態に近く、プレス成形体が上型成形面に貼り付くこ
とがあった。このようにプレス成形体が上型成形面に貼
り付くと、プレス成形体を下型成形面上から取り出す工
程が安定的に行えなかったり、上型に貼り付いたまま上
型と一緒に上昇した後上型成形面から離れて下型成形面
上に落下して破損したりするという問題があった。

【０００６】このような問題に対処するために、上型の
上昇に伴って上昇しようとするガラス成形体の周縁部と
接触することでガラス成形体を強制的に上型から離型さ
せる方法が提案されている（特開平１１−４９５２３号
公報、特開平８−１０９０３１号公報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本願出
願人により提案された前者の方法は、成形装置内に上下
型からなる成形型が上型及び下型を芯出しした状態で精
密に駆動する機構と共に設けられているプレス成形にお
いて用いるには問題は少ないが、プレス成形装置から別
体として構成された成形型ユニットをプレス成形装置内
に搬送してプレスを行う形態のプレス成形においては、
次々に移動してくる成形型ユニットに対してその上型を
精密に鉛直上方に上昇させることは非常に困難で、上型
が傾いて上昇できなかったり、成形型が破損するなどの
問題があった。

【０００８】また、後者は、上型の上昇をバネなどの付
勢手段によって行うものであり、この方法によっても上
型を胴型に摺動させた状態で上昇させることは困難であ
った。

【０００９】従って、本発明の目的は、プレス成形装置
から別体として構成された成形型ユニットをプレス成形
装置内に搬送してプレスを行う形態のプレス成形におい
て、上型の貼り付きを確実に防止できる方法を提案する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上下の成形面
とその外周に位置する周面とで囲まれたキャビティを形
成する成形型でガラス素材をプレス成形することによっ
てプレス成形体を製造する方法に関する。すなわち本発
明の方法は、前記上下の成形面を形成する上型および／
または下型が、前記周面を形成する胴型の前記周面に対
して摺動可能である成形型を用意する工程、該キャビテ
ィ内にある軟化状態のガラス素材を前記上成形面と下成
形面とを接近させることによりプレス成形してプレス成
形体を得る工程、該プレス成形体が所定温度になったと
きに、前記成形型内における該上型および／または下型
に接触する空間の気圧を調整することにより、該上型お
よび／または下型を該周面に摺動させながら、前記上成
形面と下成形面とを離す方向に移動させる工程、前記キ
ャビティからプレス成形体を取り出す工程、を含むこと
を特徴とする。

【００１１】本発明の方法に従って、成形型の上下の成
形面の移動を前記空間の気圧を調整することで行った場
合、その制御を極めて高精度に行うことができる。ここ
で、前記空間の気圧の調整は、該気圧を上昇させ、下降
させ、これら上昇又は下降させた気圧を維持し、又はこ
れらを繰り返すなどの制御が含まれる。

【００１２】また、前記空間の気圧の調整を開始する前
記所定温度は、プレス成形されたガラス素材が離型して
も変形しない程度の硬さを有する温度以下の温度である
ことが好ましく、ガラスの場合には、Ｔｇ℃以下である
ことが好ましい。

【００１３】また、本発明は、前記上成形面と下成形面
とを離す方向に移動させる工程中、前記下型は前記胴型
の位置が固定されると共に、前記成形型内における前記
上型に接触する空間の気圧を、該成形型外の空間の気圧
に対し相対的に上げることにより、上型を該周面に摺動
した状態で上昇させることを特徴とする。

【００１４】本発明によれば、前記気圧の調整により胴
型に対し上型が上昇される。この場合において、前記気
圧の調整は、前記成形型内の空間に対し行うものであっ
ても良いし、成形型外の空間に対し行うものであっても
良い。成形型外の空間の気圧を調整する場合、上型の上
部に気圧の調整室を形成し、この気圧を調整することが
好ましい。

【００１５】また、本発明は、前記成形型として、前記
上型の上昇と共に前記プレス成形体が追従した場合に、
所定位置で該プレス成形体の上昇を阻止する障害物を備
えるものである成形型を用意し、かつ、前記上型を上昇
させる工程として、該上型を、該周面に摺動した状態で
該上成形面が該所定位置を超えるまで上昇させることを
特徴とする。

【００１６】本発明によれば、上型の上昇に追従してプ
レス成形体が引き上げられた場合に、所定位置で該障害
物がプレス成形体に当り、上型の成形面に対しプレス成
形体を分離するよう作用する。ここで、前記所定位置
は、プレス成形体が下型の成形面から浮き上がらない高
さ、又は上型の成形面から分離され落下したときに該プ
レス成形体にわれや傷などの欠陥を生じさせない僅かな
浮き上がり高さであることが好ましく、具体的には０〜
５ｍｍ、好ましくは０〜２ｍｍである。

【００１７】また、この場合において、前記障害物が、
前記胴型の周面に形成された突起であることが好まし
い。

【００１８】本発明はまた、前記上型および／または下
型がフランジ部を有するものであり、前記空間の気圧を
調整する手段として、該フランジ部下面と該胴型の周面
とを含む空間の気圧を上げることを特徴とする。

【００１９】ここで、前記フランジ部には、上型の外周
方向に段差として設けられたものだけでなく、上成形面
の光学的能面外の部分も含む。

【００２０】また、本発明は、前記空間に気体を送りこ
むことにより、前記空間の気圧を上げることを特徴とす
る。

【００２１】前記気体は好ましくは窒素などの不活性ガ
スである。

【００２２】また、本発明は、前記プレス成形工程にお
いて、前記ガラス素材を上下成形面及び前記胴型の周面
とで前記プレス成形し、前記成形型内の前記空間が、前
記上成形面と前記プレス成形体との接触端部を含む空間
であることを特徴とする。

【００２３】前記胴型の周面がプレス成形体の周面を規
定する場合、前記空間の内圧を上げることによって、前
記上型を上昇させるだけでなく、上型の成形面に対する
プレス成形体の剥離が促進させる効果が得られる。前記
空間は、上成形面の光学的機能面外の部分を含むように
位置設定することが好ましい。

【００２４】本発明は、また、前記プレス成形工程にお
いて、前記ガラス素材が上下成形面でプレス成形し、前
記成形型内の前記空間に、前記気体が該プレス成形体に
対して上型から剥離するような力を与えるような気流を
もって送り込まれることを特徴とする。

【００２５】プレス成形体の周面を前記胴型の周面に到
達させないで成形を行う場合においても、該空間に所定
の気流をもって気体を送り込むことによって、上型の成
形面に対するプレス成形体の剥離が促進させる効果が得
られる。前記気流を発生させるために、前記気体として
圧縮ガスを前記空間内に導入することが好ましい。

【００２６】また、本発明において、前記気体は、前記
胴型に設けられた通気路を通じて前記空間に送りこまれ
ることを特徴とする。

【００２７】該通気路は、プレス成形時においてはキャ
ビティ内のエア抜き孔としての役割も果たすことができ
る。

【００２８】本発明において、前記フランジ部が複数形
成されていることが好ましい。フランジ部を複数設ける
ことにより、気圧を受ける面積が大きくなり、その結
果、上型を上昇させる力も大きくできる。

【００２９】また、本発明は、前記上型の上面を含む空
間を閉塞し、前記成形型外の空間の気圧を下げる手段と
して該閉塞した空間から気体を吸引することを行うこと
を特徴とする。

【００３０】また、本発明は、前記プレス成形体がＴｇ
−５０℃〜Ｔｇ℃になったときに、前記上型の上昇を開
始することが好ましい。

【００３１】また、好ましい実施形態において、前記ガ
ラス素材はガラスからなり、前記プレス成形体が光学素
子である。

【００３２】また、本発明は、前記成形型において、前
記上型及び胴型の上面が、前記光学素子の光軸に垂直な
面であり、前記プレス成形は、該上型及び胴型の上面が
同一面内にあるときに終了することを特徴とする。

【００３３】このような成形型の場合、上型と胴型の上
面はプレス成形を精密に行う意味で重要なため、該上面
に対する傷やゴミの付着の問題をできるだけ少なくする
ことが必要である。本発明によれば、上型の上昇に際し
これらの上面に対し別の装置を接続する必要がないの
で、これらの問題を最小限にすることができる。

【００３４】また、本発明において、前記成形型が、該
成形型のキャビティ内の前記ガラス素材を加熱して軟化
させる位置、前記プレス成形工程を行う位置、前記プレ
ス成形体を取り出す位置、を移動する成形型ユニットで
あることを特徴とする。

【００３５】この種の成形型ユニットにおいても、本発
明によれば上型の上昇は空間内の気圧の調整によって行
われるため、その設置位置に対するズレや傾きに拘わら
ず、これを鉛直上方に上昇させることができる。

【００３６】更に、本発明は、上下の成形面とその外周
に位置する周面とで囲まれたキャビティを形成する成形
型でガラス素材をプレス成形することによってプレス成
形体を製造する装置に関する。本発明の製造装置は、前
記上下の成形面を形成する上型および／または下型が、
前記周面を形成する胴型の前記周面に対して摺動可能で
ある成形型であって、該胴型に対する上型の上昇と共に
前記プレス成形体が追従した場合に、所定位置で該プレ
ス成形体の上昇を阻止するよう前記周面に形成された障
害物を備えた前記成形型、該キャビティ内にある軟化状
態のガラス素材を前記上成形面と下成形面とを接近させ
ることによりプレス成形してプレス成形体を得るための
プレス手段、該プレス成形体が所定温度になったとき
に、前記成形型内における該上型および／または下型に
接触する空間の気圧を調整することにより、該上型およ
び／または下型を該周面に摺動させながら、前記上成形
面と下成形面とを離す方向に移動させる型分離手段、前
記キャビティからプレス成形体を取り出す取り出し手
段、を含むことを特徴とする。

【００３７】また、本発明の製造装置において、前記成
形型は、該胴型に前記空間に通じる通気路を備え、前記
型分離手段は、該通気路を通じて前記空間に気体を送り
こむことによって、該空間の気圧を調整することを特徴
とする。

【００３８】更に、前記成形型が、該成形型のキャビテ
ィ内の前記ガラス素材を加熱して軟化させる位置、前記
プレス成形工程を行う位置、前記プレス成形体を取り出
す位置、を移動する成形型ユニットであることを特徴と
する。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、図示した一実施形態に基い
て本発明を詳細に説明する。以下の説明では、プレス成
形装置とは別体に構成された成形型ユニットを用いたプ
レス成形方法に沿って本発明を説明する。もっとも本発
明がこのような成形型ユニットを用いた方法以外のも
の、すなわちプレス成形装置内に成形型を固定的に備え
たものにおいても適用できることは、以下の説明から明
らかにされよう。

【００４０】図１は、本発明に係るプレス成形方法にお
いて用いられる成形型ユニットの断面図を示している。
成形型ユニット１０は、上型１２、下型１４及び胴型１
６で構成される、プレス成形装置とは独立したユニット
体である。胴型１６は、略円筒状を有し、その上下から
上型１２及び下型１４を嵌め入れて、これらが相対的に
移動できるようにされる。上型１２及び下型１４は、そ
の対向側に成形面（以下、それぞれ上成形面１２ａ、下
成形面１４ａという）を備え、また胴型１６は、それら
成形面の間で成形周面１６ａを備え、これらの成形面及
び成形周面によって成形型ユニット１０内にはキャビテ
ィ１８が形成されている。後述するように、このキャビ
ティ１８内に球状の被成形ガラス素材Ｇを配置した状態
で、成形型ユニット１０をプレス成形装置内に搬入し、
そのプレスを行うことによってガラス成形体を得る。一
のプレス成形装置に対し複数の成形型ユニット１０を用
意し、これを順次プレス成形装置に供給することによっ
て、連続的なガラス成形体の製造を可能にする製造ライ
ンが形成される。

【００４１】該製造ラインは、例えば複数の処理室を円
周方向に並べて配置した製造装置で構成することができ
る。被成形ガラス素材Ｇを収めた成形型ユニット１０を
製造装置内の回転テーブル上に搬入し、非酸化性ガス雰
囲気に維持された各処理室を順次移動させることによっ
て、その処理を実行する。このような製造装置は、その
処理室として、成形型ユニットの取り出し・挿入室、第
1加熱室、第２加熱室、均熱室、プレス室、第１徐冷
室、第２徐冷室及び急冷室を含むことができる。各処理
室の間にはシャッターが備えられ、処理中他の室と分離
される。取り出し・挿入室から装置内に搬入された成形
型ユニット１０内の被成形ガラス素材は、第１及び第２
加熱室で順次昇温され、均熱室でそれが所定のガラス粘
度（例えば、１０^8.7ポアズ）に達するように均熱化さ
れる。次いで、成形型ユニットはプレス室に搬入され、
ここに設置されたプレス装置によって被成形ガラス素材
はプレスされ、次いで第1及び第2徐冷室、及び急冷室で
冷却された後、取り出し・挿入室から装置外に搬出され
る。本発明に関わるプレス成形体の処理の詳細について
は後述する。

【００４２】好適な実施例において、成形型ユニット１
０の各構成部品１２、１４、１６は炭化ケイ素で成形さ
れ、その上下の成形面１２ａ、１４ａ及び成形周面１６
ａには、炭素系離型薄膜を被覆する。

【００４３】前記胴型１６の内周面は、異なる径ｄ１〜
ｄ３の３つの領域１６Ａ〜１６Ｃを有する。上部の領域
１６Ａは、最も大径の径ｄ１を有し、ここには上型１２
の基部側の領域が嵌め入れられる。中間の領域１６Ｂ
は、最も小径の径ｄ２を有し、ここには上型１２の先端
側の領域が嵌め入れられる。更に、下部の領域１６Ｃ
は、前記中間の領域１６Ｂよりも幾らか大径の径ｄ３
（すなわち、ｄ１＞ｄ２、ｄ３＞ｄ２）を有し、その下
半部には下型１４の先端側の領域が嵌め入れられる。図
で明らかなように、下部領域１６Ｃの上半部の周面によ
って成形周面１６ａが形成され、その上下に上型１２及
び下型１４の成形面１２ａ及び１４ａが対向配置され
る。キャビティ１８においてプレスされる被成形ガラス
素材Ｇは、その両側の機能面を上下の成形面１２ａ及び
１４ａによって規定されると共に、その周面を成形周面
１６ａによって規定される。胴型１６の内周面におい
て、前記中間領域１６Ｂと下部領域１６Ｃにおける径差
によって、段部１６ｂがその内周に沿って形成される。
後述するように、段部１６ｂは、プレス後に胴型１６に
対し上型１２が引き上げられたときに、上型１２に対し
ガラス成形体Ｇを分離して、これを下型１４上に残すよ
うに機能される。

【００４４】上型１２は、前述のように胴型１６の上部
領域１６Ａに嵌め入れられる基部領域と、中間領域１６
Ｂに嵌め入れられる先端側領域で構成される。上型１２
は、各領域の径が、胴型１６の対応する領域の径に対
し、微小のクリアランスを持つように精密加工される。
好適な実施例においてこのクリアランスは、６μｍ以下
であり、これによって、胴型１６の中心に対する上型１
２の摺動時の軸ずれを極小にしてある。これに対し、上
型１２の先端側領域の先端部周囲は、径ｄ２よりも小径
の径ｄ４を有しており、これによって胴型１６の中間領
域１６Ｂとの間に、キャビティ１８に連通する空間２０
が形成されている。後述するように、空間２０は、通気
口２４を介して気体供給源に連通される。ここで空間２
０は、図１に示す被成形ガラス素材のプレス後の状態
で、上型の上成形面１２ａとガラス成形体Ｇとの界面の
終り、すなわち接触端部を含んでいるということが重要
である。また、上型１２は、胴型１６の中間領域１６Ｂ
の上面１６ｃと対向する面１２ｂを有する。これらの面
は胴型１６に対する上型１２の移動方向で対向してお
り、図で示される被成形ガラス素材のプレス後の状態
で、その間には所定の空隙２８が確保される。後述する
ように、空隙２８には、胴型の通気口２６を介して気体
供給源からの圧縮ガスが導入され、これによって上型１
２が上方に持ち上げられる。

【００４５】下型１４は、前述のように胴型１６の下部
領域１６Ｃに嵌め入れられる先端側領域と、胴型１６の
下方に面的に接触される基部領域で構成される。下型１
４は、その先端側領域の径が、胴型の下部領域１６Ｃの
径ｄ３に対し、微小のクリアランスを持つように精密加
工される。好適な実施例においてこのクリアランスは、
６μｍ以下であり、これによって、胴型１６の中心に対
する下型１４の摺動時の軸ずれを極小にしてある。下型
１４の先端側領域の先端部周囲は、径ｄ３よりも小径に
形成され、これによって胴型１６の下部領域１６Ｃとの
間に、キャビティ１８に連通する空間３０が形成されて
いる。空間３０は、通気口２２を介して成形型１０の外
部に連通される。

【００４６】胴型１６は、更に、その径方向に沿って３
つの通気口２２、２４及び２６を備える。各通気口は、
胴型１６を平面的に見てその径方向に放射状に延びる複
数（２〜６本程度）の通気口で構成され、胴型１６の外
周面と内周面とを連通する。最も下に形成された通気口
２２は、下型１４との間の空間３０と成形型ユニットの
外部とを気体流通可能に連結する。プレス時において通
気口２２からキャビティ１８内の空気を外部に排出可能
とすることによって、キャビティ１８内の圧力上昇を押
える。すなわち、本成形型ユニット１０を用いたプレス
成形において、キャビティ１８内の被成形ガラス素材Ｇ
は、下型１４に対する上型１２の接近によって、押圧さ
れ横に広がり、その周面は胴型の成形周面１６ａに接す
る。プレスの進行に伴い、被成形ガラス素材Ｇの周面の
成形周面１６ａに対する接触面積は増大していき、空間
３０上の領域が徐々に小さくなっていく。空間３０及び
通気口２２を介してキャビティ１８内の空気を外部に放
出することによって、キャビティ内の圧力が異常に高く
なったり、成形面にガスが入り込んだりすることが防止
され、そのガラス成形体に対する影響を最小にすること
ができる。

【００４７】胴型１６における上部の通気口２６は、前
記空隙２８に臨まれて配置されており、該空隙２８に後
述する気体供給源からの圧縮ガスを導入し、これによっ
てプレス成形後の上型１２の引き上げを実現する。ま
た、中央の通気口２４は、上型１２との間の空間２０に
臨まれて配置されており、該空隙２８に後述する気体供
給源からの圧縮ガスを導入可能にする。前記プレス後の
上型１２の引き上げ時に、通気口２４を介して空間２０
に圧縮ガスを導入することにより、その内圧を上げ上型
の上成形面１２ａに対するガラス成形体Ｇの剥離を促進
させる。図２には、通気口２６（及び通気口２４）の配
置構成が明瞭に示されており、また図３には、プレス後
に上型１２を引き上げる際の装置構成が示されており、
以下の説明ではこれらの図を参照する。

【００４８】被成形ガラス素材Ｇのプレス後、所定の冷
却期間を置いて、成形型の分離、すなわち下型１４及び
胴型１６に対する上型１２の引き上げの工程が実施され
る。図３に示すように、本工程の実施に際し、成形型ユ
ニット１０はプレス成形装置から搬出され、支持台３２
上に、その真空チャック機構によって固定される。胴型
１６は、その周囲を囲繞するチャック手段３４によって
挟持される。チャック手段３４は、その内側に図示しな
い気体供給源からの圧縮ガスを、前記通気口２４及び２
６に導く通路３８を備える。上型１２の引き上げ及び上
型１２に対するガラス成形体Ｇの分離のために、通路３
８及び通気口２４、２６を通して空隙２８及び空間２０
に圧縮ガスが導入される。この詳細については、後の工
程の箇所で説明する。なお、ストッパ３６は、上型１２
が引き上げられたときにその規制をするためのものであ
る。

【００４９】次に、前記成形型ユニット１０を用いた本
発明に係るプレス成形方法の各工程について説明する。
図４〜図７において、本発明に係るプレス成形の各工程
（Ａ）〜（Ｈ）が示されている。これらの各工程を実施
するために、先に説明した円周方向に複数の処理室を備
えたプレス成形体の製造装置その他の構成の製造装置が
使用される。図４の工程（Ａ）及び（Ｂ）は、成形型ユ
ニット１０内に被成形ガラス素材Ｇを収容する各工程を
示している。すなわち、同図（Ａ）において、成形型ユ
ニット１０は、その下型１４のみが支持台３２上に残さ
れ、吸着パッド４０で吸着された球状の被成形ガラス素
材Ｇが、その成形面１４ａ上に置かれる。次に、支持台
３２が移送されて、図示しない支持手段により支持され
た、成形型ユニット１０の上型１２及び胴型１６下に、
被成形ガラス素材Ｇを載置した下型１４を持ち来たす。
次いで支持台３２にの上昇により、下型１４は胴型１６
の下部に嵌め入れられ、これによって同図（Ｂ）に示す
ように、成形型ユニット１０のキャビティ内に被成形ガ
ラス素材Ｇが収められる。

【００５０】被成形ガラス素材Ｇを収めた成形型ユニッ
ト１０は、次に、図示しないプレス成形装置内に搬入さ
れる。プレス成形装置内には、加熱ゾーン、プレスゾー
ン及び冷却ゾーンが設けられ、これらの各領域は非酸化
性雰囲気に維持されている。加熱ゾーンにおいて成形型
ユニット１０は所定温度下で所定時間加熱され、それに
よって内部の被成形ガラス素材Ｇが加熱軟化される。次
いで、成形型ユニット１０は、プレスゾーンに移送さ
れ、その内部の被成形ガラス素材Ｇはプレスされる。

【００５１】図５の工程（Ｃ）及び（Ｄ）は、プレス成
形装置のプレスゾーンにおける工程を示している。工程
（Ｃ）において、成形型ユニット１０は、上下のプレス
ヘッド４２、４４間に置かれ、工程（Ｄ）において上プ
レスヘッド４２が下降されることによって、上下型の成
形面間で被成形ガラス素材がプレスされ、所望のガラス
成形体Ｇが得られる。すなわち、上プレスヘッド４２の
下降によって、下型１４及び胴型１６に対し上型１２が
下降されると、キャビティ内の被成形ガラス素材は押し
潰され、各型の成形面に沿った形状のガラス成形体Ｇが
得られる。上プレスヘッド４２の下降は、その周面が胴
型１６の上面に突き当てられた位置、すなわち上型１２
の上面と胴型１６の上面が一致した位置で止められる。
これによって成形されるガラス成形体の肉厚が一定とな
ることが保証される。このプレス工程において、胴型１
６に形成した３つの通気口２２〜２６からは、キャビテ
ィ１８及び空隙２８内の空気が成形型外へ排出され、プ
レス動作における空気圧の影響をなくすように機能す
る。なお、被成形ガラス素材の容量は、プレス後のプレ
ス成形体の周縁部が上下成形面の回りの空間２０及び３
０に至らないように調整されている。被成形ガラス素材
の容量ばらつきは、プレス成形体の周縁部の丸みの大小
によって吸収される。被成形ガラス素材のプレス後、成
形型ユニット１０は、プレス成形装置内の冷却ゾーンに
移送され、ここで冷却された後、装置外へ搬出され、次
の工程へ渡される。

【００５２】図６及び図７の工程（Ｅ）〜（Ｈ）は、成
形型ユニット１０からガラス成形体Ｇを取り出すための
各工程を示している。プレス成形装置から搬出された成
形型ユニット１０は、ガラス成形体Ｇの取り出しのため
の工程を実施するエリアに移送される。該エリアにおい
て成形型ユニット１０は、図３で先に説明したように、
支持台３２にその下型１４が吸着固定されると共に、そ
の胴型１６がチャック手段３４で挟持される（工程
（Ｅ））。この状態で図示しない気体供給源から通路３
８に圧縮ガスが導入され、これは更に胴型１６の通気口
２４及び２６を介して胴型１６の内側に導かれる。上方
の通気口２６からの圧縮ガスは、空隙２８に導入され、
その内圧を高めて、工程（Ｆ）に示すように、上型１２
を持ち上げる。

【００５３】このときガラス成形体Ｇが上型の成形面１
２ａに密着し、上型１２と共に下型１４に対し持ち上げ
られることがある。本実施形態において、上型１２に対
しガラス成形体Ｇを確実に分離するために、通気口２４
から空間２０に導入される圧縮ガス、及び胴型１６の段
部１６ｂが有効に機能される。この機能の説明のため
に、図６（Ｅ）及び（Ｆ）と共に、それらの要部拡大図
である図８（Ａ）及び（Ｂ）を参照する。空隙２８に気
体供給源からの圧縮ガスが導入されるのと並行して、通
気口２４を介して空間２０にも圧縮ガスが導入される。
空隙２８に導入された圧縮ガスによって上型１２が引き
上げられるとき、空間２０に導入された圧縮ガスは、上
型１２の引き上げの力に抗して、プレス成形体の周囲上
面（これは、空間２０の下壁を形成する）を押し下げる
よう作用する。これと同時に、上型１２の引き上げに連
れてガラス成形体Ｇが僅かに引き上げられると、その周
囲上面は、胴型の段部１６ｂに突き当たる。この機械的
な力によって上型１２の成形面１２ａに対するガラス成
形体Ｇの界面での剥離が開始される。一旦、この界面で
の剥離が開始されると、前記空間２０に与えられている
圧縮ガスが、該界面の終りからその中心に向かって伝播
し、ガラス成形体Ｇを上型１２に対し完全に分離する。
以上の作用によって、上型１２の引き上げ時にガラス成
形体Ｇは下型１４上に確実に残される。上型１２の上昇
は、その上面がストッパ３６に突き当てられた状態で停
止する（工程（Ｆ））。

【００５４】なお、本工程の実施に際し、圧縮ガスの導
入は、その流量を精密に制御可能なコントローラの制御
に従って行うことができる。このようなコントローラの
制御によって、前記空間内の気圧を上昇させ、下降さ
せ、これら上昇又は下降させた気圧を維持し、又はこれ
らを繰り返すなどの調整を行える。一実施例において、
比較的短い間隔で気圧の上下を繰り返すことによって上
型１２を少し上昇（２ｍｍ程度）させ、その位置を保持
し、その後、後述のように下型１４が下降されるのに合
わせて、圧縮ガスの流入を止めることによって上型１２
を元の位置に戻すという制御を行うことができる。

【００５５】続く図７の工程（Ｇ）において、チャック
手段３４に対し支持台３２が下降され、ガラス成形体Ｇ
を載せた下型１４が、成形型ユニット１０から取り出さ
れる。下型１４上のガラス成形体Ｇは、その搬出エリア
に移送され、工程（Ｈ）で示すように、吸着パッド４０
でピックアップされる。以上により、被成形ガラス素材
の供給から、そのプレス後のガラス成形体Ｇの搬出まで
の一連の作業が完了する。ガラス成形体Ｇの取り出し後
に、図４の工程（Ａ）に従って、下型１４上に被成形ガ
ラス素材を供給することによって、循環的にこの工程が
実施される。

【００５６】前記成形型ユニット１０の分解及びガラス
成形体Ｇの取り出しは、特許第２６６５０１８号に記載
の成形型の分解・組立装置を用いて行うことができる。
すなわち、支持台３２は、エアシリンダのピストンロッ
ドに保持されており、エアシリンダを制御して支持台３
２を垂直下方に引き下げることにより、ここに真空吸着
された下型１４とともにガラス成形体Ｇを下降し、胴型
１６から取り出す。下型１４を真空吸着してエアシリン
ダにより下降させる理由は、下型１４の外形と胴型１６
の内径との間のクリアランスが数μｍしかないため、下
型１４の側壁と胴型１６の内側壁との間の摩擦抵抗が大
きく、下型１４とガラス成形体Ｇの自重だけでは、下型
１４とガラス成形体Ｇが胴型１６から抜け難いためであ
る。また、下型１４の中心軸線と胴型１６の中心軸線と
の間に多少の位置ずれや傾きがあると、支持台３２の下
降時に下型１４の側壁と胴型１６の内側壁との間に大き
な摩擦抵抗が生じるが、このような場合でも、下降の過
程で下型１４の中心軸線と胴型１６の中心軸線とが一致
するように下型１４が自ずと移動するようにするためで
もある。

【００５７】図９及び図１０は、本発明の他の実施形態
に係る成形型ユニット及びこれを用いたプレス成形の一
工程を示している。本実施形態に係るプレス成形におい
ては、プレス後のガラス成形体Ｇの周面は、胴型の内周
面まで至らず、自由表面のままにされる。このようなプ
レス成形によって成形されるガラス成形体Ｇは、後の芯
取り工程でその周面を研削され、その外径が形成され
る。

【００５８】図９において、本実施形態に係る成形型ユ
ニット９０は、先の実施形態における成形型ユニット１
０と略同様の構成を有するが、その胴型９６には、２つ
の通気口９８及び１００が形成される。上方の通気口９
６は、上型９２との間の空隙１０２の空気を外部へ排出
するために機能されるとともに、胴型９６に対し上型９
２を引き上げるよう機能される。また、下方の通気口１
００は、先の例の通気口２２及び２４の働きを同時に達
成する。すなわち、通気口１００は、被成形ガラス素材
のプレス時において、その周囲空間１０４内の空気を外
部へ排出するよう機能すると共に、上型９２の引き上げ
時において、上型９２の引き上げ及び上型９２の成形面
に対するガラス成形体Ｇの剥離を促進させるよう機能す
る。

【００５９】図１０には、ガラス成形体Ｇの取り出しの
工程において、上型９２が引き上げられた状態を示して
いる。本実施形態においても、本工程において各通気口
９８及び１００には、図示しない気体供給源からの圧縮
ガスが導入され、上型９２の引き上げは、該導入による
空間１０２及び１０４の気圧の上昇によって達成され
る。成形型ユニット９０を支持台３２に固定後、チャッ
ク手段３４により胴型１６を固定する。上型９２の上昇
及び上型９２に対するガラス成形体Ｇの剥離は、先の実
施形態の場合と同様に、胴型の段部９６ａ及び周囲空間
１０４に導入される圧縮ガスによって行われる。本実施
形態においては、胴型９６の周面にガラス成形体Ｇの周
面が接触していないので、上型９２に対するガラス成形
体Ｇの剥離を促進させる効果は、先の実施形態の場合に
比して低いが、圧縮ガスの圧力を高めることにより、通
気口１００から導入されるガスに気流を生じさせ、その
力でガラス成形体Ｇの剥離を促進するようにすることが
できる。なお、本工程はプレス成形装置内において行う
ことができる。本工程をプレス成形装置内において行う
ことにより、成形型ユニットの搬出のための時間が削減
でき、プレスから上型の引き上げまでの時間を短縮する
ことができる。好適な実施例において、前記上型１２の
引き上げは、ガラス成形体Ｇの温度が、ガラス転移点−
１０°程度であるときに行われる。

【００６０】図１１は、胴型に対し上型を上昇させるた
めの他の実施形態を示している。先の実施形態において
は、胴型１６に対する上型１４の上昇は、空間２０及び
２８内の気圧を上昇させることのみで行った。本実施形
態では、前記気圧の上昇に加えて、上型１４上の空間の
気圧を下降させ、それら双方により生じる力によって上
型１４を上昇させる。

【００６１】すなわち、ガラス成形体Ｇを成形型ユニッ
ト１０から取り出す処理を実施するエリアにおいて、成
形型１０の上部に例えばアルミニウムで成形された円盤
状のキャップ部材１１０が配置される。キャップ部材１
１０は、その周囲につば部１１２を備え、その端面１１
２ａを胴型１６の上面に当接させることによって、上型
１４の上面の上方に空間１１４を形成する。キャップ部
材１１０には、通気口１１６が備えられ、ここに図示し
ない真空ポンプが接続される。前記胴型１６の通気口２
４及び２６から空間２０及び２８に圧縮ガスを導入する
タイミングに合わせて、前記通気口１１６から空間１１
４内の空気の吸引が行われる。該吸引により上型１４上
の空間１１４は陰圧となり、また前記圧縮ガスの導入に
より上型１４下側の空間２０及び２８は陽圧となり、こ
の圧力によって上型１４は胴型１６に対し上昇される。
以上のようにして本発明の実施に際しては、上型の上昇
のために、上型１４の上部の空間を陰圧にしても良い。

【００６２】

【実施例１】本実施例の成形装置は、１つの型母材に４
つの成形型が配置されている成形型を用いたものであ
る。上型母型及び下型は、タングステン合金により形成
し、上型及び下型並びに胴型は炭化珪素に炭素系薄膜を
被覆したものを用いた。

【００６３】この装置を用いて、バリウムホウケイ酸ガ
ラス(転移点５１４℃、屈伏点５４５℃)をプレスして外
径１５ｍｍの両凸形状のレンズ(１面が球面、他の１面
が非球面、コバ厚さが３ｍｍ)を成形した。マーブル形
状に熱間成形された表面欠陥のないプリフォームを４７
０℃に予熱し、成形室の下方にて約４７０℃に予熱され
た４個の下型上に、移送ハンド(図示せず)を用いて４個
同時に移送した。直ちに、下型母型を上昇し４７０℃の
各上型に、各胴型を組み込んだ。この時、高周波誘導加
熱により上下母型をガラス粘度１０⁸ポアズに相当する
５９６℃に昇温した。均熱化した後、下母型を上昇させ
て７０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で、上下成形面がガラスに転
写され、かつ、ガラスが胴型内部の周面に達するまでプ
レスした。次に、型および成形されたレンズをガラス転
移点以下になるまで５０℃／分の冷却速度で冷却した。
このとき、ガラスの収縮に対して上型が追随し、上型自
重のみかかった状態で冷却された。すなわち、冷却中は
レンズの上面と上型の接触が保たれていた。

【００６４】各型において、加熱及び冷却がほぼ均等に
行われた。４９０℃で成形型内の気圧を調整し、上型を
胴型に対し上昇させ、これと同時に上型の成形面に対す
るガラスの剥離を行った。次いで、下母型を成形室の下
まで下降させ、ガラスが４８０℃のときに、図７と同様
な吸着パッドを４個有する吸引部材(図示せず)を用いて
４個のレンズを同時に取り出した。取り出したレンズは
必要に応じ、その後アニールする場合もある。この工程
を１００回繰り返し行ったが、レンズを成形型から確実
に取り出すことができ、得られたレンズは高面精度で、
表面品質も良好で、心取り後の偏心も良好であった。

【００６５】

【実施例２】また、ガラスが胴型内部の周面に達しない
ようにプレス成形したこと以外は実施例１と同様にレン
ズを成形したところ、レンズを成形型から確実に取り出
すことができ、得られたレンズは高面精度で、表面品質
も良好で、心取り後の偏心も良好であった。

【００６６】以上、本発明の一実施形態を図面に沿って
説明した。しかしながら本発明は前記実施形態に示した
事項に限定されず、特許請求の範囲の記載に基いてその
変更、改良等が可能であることは明らかである。前記各
実施形態においては胴型に通気口を形成して成形型のキ
ャビティ内に圧縮ガスを導入するように構成したが、胴
型と上型又は下型の突合せ面に沿って切り溝を形成し、
これを通して圧縮ガスを導入するようにしても良い。ま
た、各実施形態においては、キャビティ内への圧縮ガス
の導入と、胴型の段部による物理的な作用で、上型に対
するガラス成形体の剥離を行うように構成したが、上型
の成形面に対するガラス成形体の密着強さによっては、
圧縮ガスの導入だけでその剥離が可能であろう。

【００６７】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、成形型のキ
ャビティの気圧を調整することによって、上型／下型移
動のための力の調整が極めて精密に制御できるようにな
り、また従来の付勢手段等の方法に比してより大きな力
を得ることも可能となる。

【００６８】また、前記気体を流入させるキャビティ内
における空間の位置によって、上型／下型移動時におけ
る上型の成形面とプレス成形体との界面の剥離が促進さ
れる。

【００６９】更に、胴型の周面に形成された突起などの
障害物を備えた本発明においては、上型／下型移動時に
おける上型の成形面とプレス成形体との界面の剥離が確
実に行われるようになる。この場合に、前記空間内の気
圧の上昇による剥離の促進により、該障害物によるプレ
ス成形体の剥離の力は極めて小さいもので済むので、前
記障害物がプレス成形体に物理的に接触する際の傷など
の影響は最小限に抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプレス成形方法において用いられ
る成形型ユニットの断面図である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】成形型を分離する工程における装置構成を示し
た図である。

【図４】本発明に係るプレス成形方法において、成形型
ユニット内に被成形ガラス素材を収容する工程を示す図
である。

【図５】本発明に係るプレス成形方法において、プレス
成形装置のプレスゾーンにおける工程を示す図である。

【図６】本発明に係るプレス成形方法において、成形型
ユニットからプレス成形体を取り出すための工程を示す
図である。

【図７】本発明に係るプレス成形方法において、成形型
ユニットからプレス成形体を取り出すための工程を示す
図である。

【図８】図６（Ｅ）及び（Ｆ）の要部拡大図である。

【図９】本発明の他の実施形態に係る成形型ユニットの
断面図である。

【図１０】図９の成形型ユニットからガラス成形体を取
り出す工程における装置構成を示す図である。

【図１１】胴型に対し上型を上昇させるための他の実施
形態を示す断面図である。

【符号の説明】

Ｇ ガラス成形体 １０ 成形型ユニット １２ 上型 １２ａ 上成形面 １４ 下型 １４ａ 下成形面 １６ 胴型 １６Ａ 上部領域 １６Ｂ 中間領域 １６Ｃ 下部領域 １６ａ 成形周面 １６ｂ 段部 １６ｃ 上面 １８ キャビティ ２０ 空間 ２２、２４、２６ 通気口 ２８ 空隙 ３０ 空間 ３２ 支持台 ３４ チャック手段 ３６ ストッパ ３８ 通路 ４０ 吸着パッド ４２、４４ プレスヘッド

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下の成形面とその外周に位置する周面
   とで囲まれたキャビティを形成する成形型でガラス素材
   をプレス成形することによってプレス成形体を製造する
   方法であって、 前記上下の成形面を形成する上型および／または下型
   が、前記周面を形成する胴型の前記周面に対して摺動可
   能である成形型を用意する工程、 該キャビティ内にある軟化状態のガラス素材を前記上成
   形面と下成形面とを接近させることによりプレス成形し
   てプレス成形体を得る工程、 該プレス成形体が所定温度になったときに、前記成形型
   内における該上型および／または下型に接触する空間の
   気圧を調整することにより、該上型および／または下型
   を該周面に摺動させながら、前記上成形面と下成形面と
   を離す方向に移動させる工程、 前記キャビティからプレス成形体を取り出す工程、を含
   むことを特徴とするプレス成形体の製造方法。
2. 【請求項２】 前記上成形面と下成形面とを離す方向に
   移動させる工程中、前記下型は前記胴型の位置が固定さ
   れると共に、前記成形型内における前記上型に接触する
   空間の気圧を、該成形型外の空間の気圧に対し相対的に
   上げることにより、上型を該周面に摺動した状態で上昇
   させることを特徴とする請求項１に記載のプレス成形体
   の製造方法。
3. 【請求項３】 前記成形型として、前記上型の上昇と共
   に前記プレス成形体が追従した場合に、所定位置で該プ
   レス成形体の上昇を阻止する障害物を備えるものである
   成形型を用意し、かつ、前記上型を上昇させる工程とし
   て、該上型を、該周面に摺動した状態で該上成形面が該
   所定位置を超えるまで上昇させることを特徴とする請求
   項２に記載のプレス成形体の製造方法。
4. 【請求項４】 前記障害物が、前記胴型の周面に形成さ
   れた突起である請求項３に記載のプレス成形体の製造方
   法。
5. 【請求項５】 前記上型および／または下型がフランジ
   部を有するものであり、前記空間の気圧を調整する手段
   として、該フランジ部下面と該胴型の周面とを含む空間
   の気圧を上げることを特徴とする請求項１〜４の何れか
   に記載のプレス成形体の製造方法。
6. 【請求項６】 前記空間に気体を送りこむことにより、
   前記空間の気圧を上げることを特徴とする請求項１〜５
   の何れかに記載のプレス成形体の製造方法。
7. 【請求項７】 前記プレス成形工程において、前記ガラ
   ス素材を上下成形面及び前記胴型の周面とで前記プレス
   成形し、 前記成形型内の前記空間が、前記上成形面と前記プレス
   成形体との接触端部を含む空間である請求項１〜６の何
   れかに記載のプレス成形体の製造方法。
8. 【請求項８】 前記プレス成形工程において、前記ガラ
   ス素材を上下成形面でプレス成形し、前記成形型内の前
   記空間に、前記気体が該プレス成形体に対して上型から
   剥離するような力を与えるような気流をもって送り込ま
   れる請求項６に記載のプレス成形体の製造方法。
9. 【請求項９】 前記気体は、前記胴型に設けられた通気
   路を通じて前記空間に送りこまれる請求項６〜８の何れ
   かに記載のプレス成形体の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記フランジ部が複数形成されている
    請求項５〜９の何れかに記載のプレス成形体の製造方
    法。
11. 【請求項１１】 前記上型の上面を含む空間を閉塞し、
    前記成形型外の空間の気圧を下げる手段として該閉塞し
    た空間から気体を吸引することを行うことを特徴とする
    請求項１〜４の何れかに記載のプレス成形体の製造方
    法。
12. 【請求項１２】 前記プレス成形体がＴｇ−５０℃〜Ｔ
    ｇ℃になったときに、前記上型の上昇を開始する請求項
    １〜１１の何れかに記載のプレス成形体の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記ガラス素材がガラスからなる請求
    項１〜１２の何れかに記載のプレス成形体の製造方法。
14. 【請求項１４】 前記プレス成形体が光学素子である請
    求項１〜１３の何れかに記載のプレス成形体の製造方
    法。
15. 【請求項１５】 前記成形型において、前記上型及び胴
    型の上面が、前記光学素子の光軸に垂直な面であり、 前記プレス成形は、該上型及び胴型の上面が同一面内に
    あるときに終了する請求項１４に記載のプレス成形体の
    製造方法。
16. 【請求項１６】 前記成形型が、 該成形型のキャビティ内の前記ガラス素材を加熱して軟
    化させる位置、 前記プレス成形工程を行う位置、 前記プレス成形体を取り出す位置、を移動する成形型ユ
    ニットである請求項１〜１５の何れかに記載のプレス成
    形体の製造方法。
17. 【請求項１７】 上下の成形面とその外周に位置する周
    面とで囲まれたキャビティを形成する成形型でガラス素
    材をプレス成形することによってプレス成形体を製造す
    る装置であって、 前記上下の成形面を形成する上型および／または下型
    が、前記周面を形成する胴型の前記周面に対して摺動可
    能である成形型であって、該胴型に対する上型の上昇と
    共に前記プレス成形体が追従した場合に、所定位置で該
    プレス成形体の上昇を阻止するよう前記周面に形成され
    た障害物を備えた前記成形型、 該キャビティ内にある軟化状態のガラス素材を前記上成
    形面と下成形面とを接近させることによりプレス成形し
    てプレス成形体を得るためのプレス手段、 該プレス成形体が所定温度になったときに、前記成形型
    内における該上型および／または下型に接触する空間の
    気圧を調整することにより、該上型および／または下型
    を該周面に摺動させながら、前記上成形面と下成形面と
    を離す方向に移動させる型分離手段、 前記キャビティからプレス成形体を取り出す取り出し手
    段、を含むことを特徴とするプレス成形体の製造装置。
18. 【請求項１８】 前記成形型は、該胴型に前記空間に通
    じる通気路を備え、前記型分離手段は、該通気路を通じ
    て前記空間に気体を送りこむことによって、該空間の気
    圧を調整することを特徴とする請求項１７に記載のプレ
    ス成形体の製造方法。
19. 【請求項１９】 前記成形型が、 該成形型のキャビティ内の前記ガラス素材を加熱して軟
    化させる位置、 前記プレス成形工程を行う位置、 前記プレス成形体を取り出す位置、を移動する成形型ユ
    ニットである請求項１７又は１８に記載のプレス成形体
    の製造方法。