JP2014162670A - ガラス成形体の製造方法、及びガラス成形体の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス処理中における金型ユニット及びガラス材料の温度分布の不均一を抑制するガラス成形体の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のガラス成形体の製造方法は、加熱室において、ヒータによりガラス材料に加熱処理を行う加熱ステップと、第１及び第２のプレス室において、ヒータによりガラス材料を加熱しながら、ガラス材料にプレス処理をする第１及び第２のプレスステップと、第１及び第２の徐冷室において、プレス処理が完了した成形体の温度をヒータにより温度調整しながら降下させる徐冷ステップと、を備え、第１及び第２のプレスステップでは、ガラス材料にプレス処理を２回行い、２回のプレス処理の各回の間に、金型ユニット８の搬送経路に対する相対角度位置が変わるように金型ユニット８を自転させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、ガラス成形体の製造方法及びガラス成形体の製造装置に関し、特に、加熱室、プレス室及び徐冷室の搬送経路の両側にヒータが設けられたガラス成形体の製造装置、及びこの製造装置を用いたガラス成形体の製造方法に関する。

近年、ガラス材料を金型内に配置し、ガラス材料と金型を加熱し、軟化したガラス材料を金型によりプレス成形することにより、ガラス成形体を製造する装置を用いてレンズ等のガラス成形体の製造が行われている。このようなガラス成形体の製造装置として、例えば、特許文献１（特公平７−２９７７９号公報）には、加熱室、プレス室、及び徐冷室を円弧状に配置し、金型内に内部にガラス材料が配置された金型ユニットをターンテーブルにより、これら加熱室、プレス室、及び徐冷室を順番に搬送しながら、ガラス材料に加熱処理、プレス処理、及び徐冷処理を行うガラス成形体の製造装置が開示されている。

特許文献１（特公平７−２９７７９号公報）に記載された装置では、加熱室、プレス室、及び徐冷室における金型ユニットの搬送経路の両側にヒータが設けられている。このため、搬送経路に対する両側部は、金型ユニットの搬送経路に対する前部及び後部に比べて、ヒータからより多くの輻射熱を受けることとなり、金型ユニット及びその内部に配置されたガラス材料の温度分布が不均一になってしまう。このような金型ユニット及びガラス材料の温度分布の不均一は、レンズに形状不良（アス）が生じる原因となる。

これに対して、特許文献２（特開２０１２−１２２３５号公報）には、このようなレンズの形状不良（アス）の発生を防止するべく、加熱室にターンテーブル上の金型ユニットを自転させる自転手段が設けられた装置が開示されている。特許文献２（特開２０１２−１２２３５号公報）に開示された装置によれば、加熱室において金型ユニットを加熱する際に金型ユニットを自転させることにより、プレス処理前にヒータの配置に起因する金型ユニット及びガラス材料の温度分布の不均一を解消することができる。

特公平７−２９７７９号公報 特開２０１２−１２２３５号公報

しかしながら、上記の特許文献１（特公平７−２９７７９号公報）に記載された装置では、プレス処理前に発生する金型ユニット及びガラス材料の温度分布の不均一を解消することはできるものの、プレス処理中に生じる温度分布の不均一を解消することはできない。すなわち、プレス室にも、加熱室と同様に、搬送経路の両側にヒータが設けられているため、金型ユニットの搬送経路に対する両側部は、搬送経路に対する前部及び後部に比べてヒータからより多くの輻射熱を受け、金型ユニット及びガラス材料に温度分布が生じてしまう。このため、依然として、成形されたレンズに形状不良（アス）が生じてしまうという問題があった。

本発明の目的は、上記の問題に鑑みなされたものであり、プレス処理中における金型ユニット及びガラス材料の温度分布の不均一を抑制するガラス成形体の製造方法及びガラス成形体の製造装置を提供することである。

本発明のガラス成形体の製造方法は、ガラス材料が内部に配置された金型ユニットを所定の搬送経路に沿って搬送する搬送機構と、搬送経路に沿って設けられたガラス材料に加熱処理を行う加熱室、ガラス材料にプレス処理を行うプレス室、及びプレス処理が完了した成形体に徐冷処理を行う徐冷室と、加熱室、プレス室及び徐冷室の搬送経路の両側に設けられたヒータと、を備えたガラス成形体の製造装置により、ガラス成形体を製造する方法であって、加熱室において、ヒータによりガラス材料に加熱処理を行う加熱ステップと、プレス室において、ヒータによりガラス材料を加熱しながら、ガラス材料にプレス処理をするプレスステップと、徐冷室において、プレス処理が完了した成形体の温度をヒータにより温度調整しながら降下させる徐冷ステップと、を備え、プレスステップでは、ガラス材料にプレス処理を複数回行い、複数回のプレス処理の各回の間に、金型ユニットの搬送経路に対する相対角度位置が変わるように金型ユニットを自転させる。
なお、上記の本願において「自転」とは、金型ユニットの中心軸周りに金型ユニットが回転することをいう。

本発明のガラス成形体の製造方法によれば、プレスステップにおいて、ガラス材料にプレス処理を複数回行い、複数回のプレス処理の各回の間に、金型ユニットの搬送方向に対する相対角度位置を変更している。これにより、プレスステップ内において、複数回のプレス処理のそれぞれにおいて、金型ユニットのヒータに面する部分が変化するため、プレスステップ中に発生する金型ユニット及びガラス材料の温度分布の不均一を抑制することができる。

また、本発明のガラス成形体の製造装置は、ガラス材料が内部に配置された金型ユニットを所定の搬送経路に沿って搬送する搬送機構と、搬送経路に沿って設けられたガラス材料に加熱処理を行う加熱室、ガラス材料にプレス処理を行うプレス室、及びプレス処理が完了した成形体に徐冷処理を行う徐冷室と、加熱室、プレス室及び徐冷室の搬送経路の両側に設けられたヒータと、を備えたガラス成形体の製造装置であって、プレス室に設けられ、金型ユニットの搬送方向に対する相対角度位置が変わるように金型ユニットを自転させる自転機構をさらに備える。

本発明のガラス成形体の製造装置によれば、プレス室内に金型ユニットの搬送方向に対する相対角度位置を変更する自転機構が設けられているため、プレス処理を複数回にわけて行い、各プレス処理の間に金型ユニットを自転させることができる。これにより、金型ユニット及び金型ユニット内に配置されたガラス材料の温度分布の不均一を抑制することができる。

本発明によれば、プレス処理中における金型ユニット及びガラス材料の温度分布の不均一を抑制することができる。

本実施形態のガラス成形体の製造装置の構成を示す水平断面図である。 図１におけるII-II断面図である。 金型ユニットの鉛直断面図である。 本実施形態のガラス成形体の製造方法における、ガラス成形のための各処理におけるガラス材料（ガラス成形体）の温度変化を示すグラフであり、横軸は時間を、縦軸は温度を示している。 加熱室における自転機構の動作を説明するための図である。 第１プレス室におけるプレス処理及び自転処理の流れを示す図である。 第２プレス室におけるプレス処理及び自転処理の流れを示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態のガラス成形体の製造装置の構成を示す水平断面図、図２は、図１におけるII-II断面図、図３は、金型ユニットの鉛直断面図である。
図１及び図２に示すように、本実施形態のガラス成形体の製造装置１は、略円柱状に形成された外部ケーシング２と、外部ケーシング２内に設けられたターンテーブル４と、外部ケーシング２内のターンテーブル４の上方に設けられた水平断面円弧状の内部ケーシング６と、を有する。これら外部ケーシング２、内部ケーシング６及びターンテーブル４は同軸に配置されている。

外部ケーシング２は、内部に略円柱状の空間が画成されており、その側面の一部に金型ユニット８を搬入及び搬出するための開口部２Ａを有する。また、この開口部２Ａにはシャッター（図示せず）が取り付けられており、このシャッターは、金型ユニット８を搬入及び搬出する際に開かれる。外部ケーシング２の内部空間は不活性ガス雰囲気とされている。不活性ガスとしては、窒素やアルゴンなどが使用され、酸素濃度が５ｐｐｍ以下であることが好ましい。なお、このように内部空間を不活性ガス雰囲気とすることで、金型ユニット８の酸化やガラス材料の表面変質を防止できる。

ターンテーブル４は、回転盤１０と、回転盤１０の中心に接続された駆動軸（図示せず）と、駆動軸を回転させる、例えば、モータなどの駆動機構（図示せず）と、を備える。回転盤１０には、所定の半径の円周上に等しい角度間隔で９つの円形の開口１０Ａが形成されている。この開口１０Ａは、金型ユニット８を構成する型支持部材１２の底部１２Ａよりも小径であり、かつ、後述する自転機構１４の回転軸１４Ａよりも大径に形成されている。後述するように、金型ユニット８は、回転盤１０の開口１０Ａ上に配置され、回転盤１０が回転することにより、内部ケーシング６内の各処理室を巡回する。本実施形態では、ターンテーブル４は、駆動機構が所定の停止時間おきに、断続的に一定角度ずつ回転することにより、所定の半径の円周に沿って金型ユニット８を搬送する。この金型ユニット８の搬送される経路が、本発明の搬送経路に相当する。

また、ターンテーブル４は、各回転動作の間に、予め設定された所定時間にわたり、停止する。この停止状態では、回転盤１０に形成された開口１０Ａが、各処理室に設けられた自転機構１４の直上に位置する。なお、このターンテーブル４の停止時間は、後述する第１及び第２のプレス処理室におけるプレス処理に要する時間よりも長くなるように決定されている。

内部ケーシング６は、外部ケーシング２と同心同軸に水平方向に２８０度の角度範囲にわたって円弧状に延びる内壁６Ａと、内壁６Ａの半径方向外側に位置し、水平方向に２８０度の角度範囲にわたって円弧状に延びる外壁６Ｂと、内壁６Ａと外壁６Ｂの上部の間を塞ぐ天井部６Ｃと、内壁６Ａと外壁６Ｂの下部の間を塞ぐ底部６Ｄとを有する。これら内壁６Ａ、外壁６Ｂ、天井部６Ｃ、及び底部６Ｄにより、内部ケーシング６内には水平断面が円弧形状の処理空間が形成されている。内部ケーシング６の底部６Ｄには、金型ユニット８の搬送経路に沿って、円弧状のスリット６Ｅが形成されている。このスリット６Ｅの幅は、金型ユニット８が載置される型支持部材１２の中間部１２Ｂの直径よりも大きい。

内部ケーシング６の処理空間は、ターンテーブル４の回転方向に一定の角度範囲で７つの室に区切られている。これら７つの室は、金型ユニット８の搬送経路に沿って、加熱室２０、均熱室２２、第１プレス室２４、第１徐冷室２６、保持室２８、第２プレス室３０、第２徐冷室３２の順序で並んでいる。内部ケーシング６の周方向端部及び各室の間には、シャッター（図示せず）が設けられている。

加熱室２０、均熱室２２、第１プレス室２４、第１徐冷室２６、保持室２８、第２プレス室３０、及び第２徐冷室３２には、それぞれ、ヒータ３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６が設けられている。これらヒータ３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６は、金型ユニット８の搬送経路の両側に設けられており、それぞれ、加熱室２０、均熱室２２、第１プレス室２４、第１徐冷室２６、保持室２８、第２プレス室３０、及び第２徐冷室３２内を所定の温度になるように加熱している。

第１プレス室２４と、第２プレス室３０とは同様の構成であり、図２に示すように、外部ケーシング２の第１プレス室２４の上方に、それぞれプレス機構４７が設けられている。プレス機構４７は、外部ケーシング２の天井部の上方に設けられた収容室内に収容された、例えば、油圧ジャッキ等のアクチュエータ４７Ａと、アクチュエータ４７Ａのピストン４７Ｂの先端に取り付けられた押圧板４７Ｃとを備える。

外部ケーシング２及び内部ケーシング６の天井部２Ｃ，６Ｃのアクチュエータ４７Ａ本体の下方には、それぞれ開口が形成されている。アクチュエータ４７Ａのピストン４７Ｂは、これら外部ケーシング２及び内部ケーシング６の開口を挿通し、下端が第１及び第２プレス室２４、３０内まで到達している。そして、アクチュエータ４７Ａを駆動することにより、押圧板４７Ｃが下降し、第１及び第２プレス室２４、３０内の金型ユニット８を上方から押圧する。なお、アクチュエータ４７Ａの下方のターンテーブル４の回転盤１０と、外部ケーシング２との間には、支持台４５が設けられている。この支持台４５は、例えば、内側を自転機構１４の回転軸１４Ａが挿通可能な円筒形状の部材からなり、アクチュエータ４７Ａが金型ユニット８を押圧する際に、ターンテーブル４を下方から支持して、ターンテーブル４の変形を防止する。

また、加熱室２０、均熱室２２、第１プレス室２４、第１徐冷室２６、保持室２８、第２プレス室３０、及び第２徐冷室３２の下方には、それぞれ、各室内で金型ユニット８を自転させる自転機構１４が設けられている。自転機構１４は、例えばモータなどの回転駆動機構１４Ｂと、回転駆動機構１４Ｂにより回転され、上方向に向かって進退可能な回転軸１４Ａと、回転軸１４Ａの先端に設けられた支持部１４Ｃと、を有する。すなわち、本明細書中における「自転」とは、金型ユニットの中心軸周りに金型ユニットが回転することをいう。

ターンテーブル４の移動時には、自転機構１４は、回転軸１４Ａ及び支持部１４Ｃがターンテーブル４と干渉しないように、支持部１４Ｃの上面が回転盤１０の下面よりも低くなるまで、回転軸１４Ａを退行させる。なお、以下、このように支持部１４Ｃが回転盤１０よりも低くなるまで回転軸１４Ａを退行させた状態を、自転機構１４の待機状態という。

また、自転機構１４は、ターンテーブル４が停止状態にある時、すなわち、各処理室２０、２２、２４、２６、２８、３０、３２内において金型ユニット８に処理を行っている間に、金型ユニット８の回転を行う。

本実施形態では、第１プレス室２４及び第２プレス室３０に設けられた自転機構１４は、断続的に所定のタイミングで、金型ユニット８を９０度ずつさせる。これに対して、均熱室２２、第１徐冷室２６、保持室２８、及び第２徐冷室３２に設けられた自転機構１４は、これらの処理室で処理を行っている間に回転ユニットを３６０度連続的に自転させる。

第１プレス室２４及び第２プレス室３０に設けられた自転機構１４が、金型ユニット８を自転させる際には、まず、回転軸１４Ａを伸張させ、ターンテーブル４上に載置された金型ユニット８を支持部１４Ｃにより持ち上げる。この際、上記の通り、各処理室内において金型ユニット８に処理を行っている間は、ターンテーブル４は回転盤１０に形成された開口１０Ａが自転機構１４の上方に位置した状態で停止しているため、伸張された回転軸１４Ａは、この開口１０Ａを挿通することができる。このように金型ユニット８を持ち上げた状態で、回転駆動機構１４Ｂが回転し、回転軸１４Ａを９０度回転させる。そして、再び、回転軸１４Ａを退行させて、待機状態へと戻る。自転機構１４はこのような回転動作を複数回繰り返して行うことができる。

また、加熱室２０、均熱室２２、第１徐冷室２６、保持室２８、及び第２徐冷室３２に設けられた自転機構１４は、ターンテーブル４が停止した直後に、回転軸１４Ａを伸張させ、ターンテーブル４上に載置された金型ユニット８を支持部１４Ｃにより持ち上げる。そして、この状態でターンテーブル４の停止時間の間に、連続的に金型ユニット８を一定の角速度で３６０度自転させる。そして、ターンテーブル４が再び駆動する直前に、自転機構１４は回転軸を伸縮させ、待機状態へと戻る。

また、外部ケーシング２内の搬送経路の第２徐冷室３２と、加熱室２０との間には、急冷部４８及び交換部５０が形成されている。急冷部４８は、第２徐冷室３２から搬送された金型ユニット８を急冷するための領域であり、周囲にヒータが配置されておらず装置外部と略同じ温度となっている。また、交換部５０は外部ケーシング２の開口部２Ａを通じて、成形が完了したガラス成形体が収容された金型ユニット８と、成形処理が行われていない新たなガラス材料が収容された金型ユニット８とを交換するための領域である。

図３に示すように、金型ユニット８は、金型５２と型支持部材１２とを含み、金型５２が型支持部材１２に取り付けられている。金型（成形型）５２は、製造すべきガラス成形体の形状に合わせて形成された成形面を有する上型５４、下型５６と、これら上型５４及び下型５６の径方向の相互位置を規制する胴型５８とを有する。上型５４及び下型５６の成形面には離型膜が成膜されている。ガラス材料６０は、上型５４と下型５６の間に挟み込まれた状態で配置されている。ガラス材料６０をガラス屈伏点温度以上に加熱した状態で、上下型５４、５６を相対的に近接する方向に加圧することにより、ガラス材料に成形面形状が転写され、所望の形状のガラス成形体（光学素子）にプレス成形することができる。

なお、本実施形態のガラス成形体の製造方法では、第１及び第２のプレスステップのそれぞれにおいて、金型ユニット８に対して２回のプレス処理を行う。そして、各プレスステップにおける１回目のプレス処理と、２回目のプレス処理の間に金型ユニットの搬送経路に対する相対角度位置を変更する。

ただし、各プレス工程における１回目のプレス処理を行う際の金型ユニット８の相対角度位置は、各プレス室２４，３０に搬送された直後の初期相対角度位置と同じである必要はない。また、２回目のプレス処理を行う際の金型ユニット８の相対角度位置も、各プレス室２４、３０から搬出される際の初期相対角度位置と同じである必要はない。そして、各プレス工程における１回目のプレス処理の間の金型ユニット８の相対角度位置、及び２回目のプレス処理の間の金型ユニットの相対角度位置は、ガラス材料の温度分布の不均一の低下の効率に影響を及ぼすと考えられる。
さらには、１回目及び２回目のプレス処理の時間もガラス材料の温度分布の不均一の低下の効率に影響を及ぼすと考えられる。

そこで、発明者らは、第１及び第２プレスステップのそれぞれについて、１回目及び２回目のプレス処理を行う際の金型ユニット８の相対角度位置、及びより好ましい１回目及び２回目のプレス処理の時間を、それぞれ複数の条件に設定してガラス成形体を製造し、ガラス成形体の形状不良（アス）の発生を観察した。

その結果、第１のプレスステップでは、初期相対角度位置に対して２７０度自転した状態で第１のプレスステップの全プレス処理時間の３５％程度の時間（プレス機構４７のアクチュエータ４７Ａの伸縮時間を含む）にわたって、１回目のプレス処理を行い、初期相対角度位置と同じ状態で第１のプレスステップの全プレス処理時間の６５％程度の時間（プレス機構４７のアクチュエータ４７Ａの伸縮時間を含む）にわたって、２回目のプレス処理を行うことが望ましいことがわかった。

また、第２のプレスステップでは、初期相対角度位置と同じ状態で第２のプレスステップの全プレス処理時間の１４％程度の時間（プレス機構４７のアクチュエータ４７Ａの伸縮時間を含む）にわたって、１回目のプレス処理を行い、初期相対角度位置に対して９０度自転した状態で第２のプレスステップの全プレス処理時間の８６％程度の時間（プレス機構４７のアクチュエータ４７Ａの伸縮時間を含む）にわたって、２回目のプレス処理を行うことが望ましいことがわかった。

以下、上記の検討を踏まえた本実施形態のガラス成形体の製造装置１により、ガラス成形体を製造する方法を説明する。なお、以下の説明では、一の金型ユニット８に着目して、ガラス成形体を製造する方法を説明するが、本実施形態のガラス成形体の製造装置１では、複数の金型ユニット８がターンテーブル４により連続して搬送経路に沿って搬送され、各処理室で加熱、プレス、徐冷等の処理が並行して行われる。なお、図４は、本実施形態のガラス成形体の製造方法における、ガラス成形のための各処理におけるガラス材料（ガラス成形体）６０の温度変化を示すグラフであり、横軸は時間を、縦軸は温度を示している。

ターンテーブル４が回転し、成形処理が完了したガラス成形体を収容する金型ユニット８が交換部５０に到達すると、外部ケーシング２の開口部２Ａのシャッターが開かれる。このように外部ケーシング２の開口部のシャッターが開かれたら、この開口部２Ａを通して、成形処理が完了した金型ユニット８を外部へ取り出し、新たなガラス材料が収容された金型ユニット８をターンテーブル４の回転盤１０に形成された開口１０Ａ上に配置する。

そして、前回の回転動作の完了から予め設定されたターンテーブル４の停止時間が経過すると、内部ケーシング６の周方向端部及び各室の間に設けられたシャッターが開かれ、ターンテーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は型支持部材１２に保持された状態で、加熱室２０内に搬送される。この際、内部ケーシング６の底部に設けられたスリット６Ｅ内を型支持部材１２が通ることとなり、型支持部材１２と内部ケーシング６とが干渉することはない。

加熱室２０に金型ユニット８が搬送されると、加熱ステップが行われる。加熱室２０内は、搬送経路の両側に設けられたヒータ３４により、ガラス屈伏点温度（Ｔｓ）と同等もしくはそれ以上の温度に保たれている。これにより、加熱室２０内に搬送された金型ユニット８内のガラス材料６０がガラス屈伏点温度（Ｔｓ）程度まで加熱される。

図５は、加熱室２０における自転機構１４の動作を説明するための図である。同図に示すように、加熱室２０内に金型ユニット８が搬送されると、加熱室２０の下方に設けられた自転機構１４の回転軸１４Ａが上方に向かって伸張し、支持部１４Ｃにより金型ユニット８を持ち上げる。この状態で、自転機構１４の回転駆動機構１４Ｂが、ターンテーブル４の停止時間よりわずかに短い時間の間に、金型ユニット８を連続的に３６０度自転させる。そして、ターンテーブル４が再び駆動する直前に、自転機構１４は回転軸１４Ａを伸縮させ、待機状態へと戻る。

前回の回転から予め設定されたターンテーブル４の停止時間が経過すると、内部ケーシング６の周方向端部及び各室の間に設けられたシャッターが開かれ、ターンテーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は型支持部材１２に保持された状態で、均熱室２２内に搬送される。

均熱室２２に金型ユニット８が搬送されると、均熱ステップが行われる。均熱室２２内は、ヒータ３６によりガラス屈伏点温度（Ｔｓ）程度に保たれている。そして、加熱室２０と同様に、自転機構が、ターンテーブル４の停止時間よりわずかに短い時間の間に、金型ユニット８を連続的に３６０度自転させる。これにより、金型ユニット８内及び金型ユニット８内のガラス材料６０の温度分布が均一化される。

前回の回転から予め設定されたターンテーブル４の停止時間が経過すると、内部ケーシング６の周方向端部及び各室の間に設けられたシャッターが開かれ、ターンテーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は型支持部材１２に保持された状態で、第１プレス室２４内に搬送される。

第１プレス室２４に金型ユニット８が搬送されると、第１のプレスステップが行われる。本実施形態では、第１のプレスステップでは、２回のプレス処理を行う。図６は、第１プレス室２４におけるプレス処理及び自転処理の流れを示す図である。同図に示すように、ターンテーブル４が回転を完了して停止状態になると、１回目のプレス処理の前に、自転機構１４により金型ユニット８を断続的に反時計回りに９０度自転させる自転処理を３回行う。これにより、金型ユニット８は、搬送経路を基準とした相対的な角度位置（以下、相対角度位置という）が、第１プレス室２４に搬送された相対角度位置に対して反時計回りに２７０度自転した状態となる。

次に、プレス機構４７のアクチュエータ４７Ａを駆動し、プレス機構４７により金型ユニット８に第１のプレスステップの全プレス処理時間の３５％程度の時間（プレス機構４７のアクチュエータ４７Ａの伸縮時間を含む）にわたって１回目のプレス処理Ｐ１を行う。第１プレス室２４内は、搬送経路の両側に設けられたヒータ３８によって金型ユニット８をガラス屈伏点温度（Ｔｓ）程度に保つように加熱されている。このため、ヒータ３８からの輻射熱により金型ユニット８のヒータ３８に面する部分（すなわち、搬送経路に対する両側の部分）の温度が高くなり、搬送経路の前後の部分の温度が低くなる。

次に、１回目のプレス処理が完了した後、自転機構により金型ユニット８を反時計回りに９０度自転させる自転処理を１回行う。これにより、金型ユニット８の相対角度位置が、第１プレス室２４に搬送された相対角度位置に対して３６０度自転した状態となる。すなわち、金型ユニット８は、第１プレス室２４に搬送された相対角度位置へと戻る。

そして、第１プレス室２４に搬送された相対角度位置へと戻った状態で、プレス機構４７により金型ユニット８に、第１のプレスステップの全プレス処理時間の６５％程度の時間（プレス機構４７のアクチュエータ４７Ａの伸縮時間を含む）にわたって、２回目のプレス処理Ｐ２を行う。

前回の回転から予め設定されたターンテーブル４の停止時間が経過すると、内部ケーシング６の周方向端部及び各室の間に設けられたシャッターが開かれ、ターンテーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は型支持部材１２に保持された状態で、第１の徐冷室２６内へ搬送される。

第１の徐冷室２６に金型ユニット８が搬送されると、第１の徐冷ステップが行われる。第１の徐冷室２６内は、搬送経路の両側に設けられたヒータ４０により、ガラス転移温度よりも１０℃高い温度（Ｔｇ＋１０℃）と同等もしくはそれよりも若干低い温度に保たれている。ただし、第１の徐冷室２６内の温度は、ガラス転移温度を下回ることがないように、ヒータ４０により制御されている。これにより、第１の徐冷室２６内に搬送された金型ユニット８内の一次成形体（第１のプレスステップ後のガラス材料）の温度はガラス転移温度よりも１０℃高い温度（Ｔｇ＋１０℃）程度まで、ゆっくりと冷却される。なお、この際、加熱室２０などと同様に、自転機構１４が、ターンテーブル４の停止時間よりわずかに短い時間の間に、連続的に金型ユニット８を３６０度自転させる。

前回の回転から予め設定されたターンテーブル４の停止時間が経過すると、内部ケーシング６の周方向端部及び各室の間に設けられたシャッターが開かれ、ターンテーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は型支持部材１２に保持された状態で、第１の徐冷室２６から保持室２８内へ搬送される。

保持室２８に金型ユニット８が搬送されると、第１の徐冷ステップが行われる。保持室２８内は、搬送経路の両側に設けられたヒータ４２によりガラス転移温度よりも１０度高い温度（Ｔｇ＋１０℃）程度に保たれている。なお、この際、徐冷室２６と同様に、自転機構１４が、ターンテーブル４の停止時間よりわずかに短い時間の間に、連続的に金型ユニット８を３６０度自転させる。

前回の回転から予め設定されたターンテーブル４の停止時間が経過すると、内部ケーシング６の周方向端部及び各室の間に設けられたシャッターが開かれ、ターンテーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は型支持部材１２に保持された状態で、保持室２８から第２プレス室３０内に搬送される。

第２プレス室３０に金型ユニット８が搬送されると、第２のプレスステップが行われる。本実施形態では、第２のプレスステップにおいても、２回のプレス処理を行う。図７は、第２プレス室３０におけるプレス処理及び自転処理の流れを示す図である。第２プレス室３０内は、ヒータ４４によりガラス転移温度（Ｔｇ）よりも低い温度に保たれている。図６に示すように、ターンテーブル４が回転を完了して停止状態になると、第２プレス室３０では、プレス機構４７のアクチュエータ４７Ａを駆動し、プレス機構４７により第２のプレスステップの全プレス処理時間の１４％程度の時間（プレス機構のアクチュエータＡの伸縮時間を含む）にわたって、金型ユニット８に１回目のプレス処理Ｐ３を行う。なお、第２プレス室３０で行われるプレス処理でガラス材料６０に加えられる圧力は、第１プレス室２４で行われるプレス処理でガラス材料６０に加えられる圧力に比べて非常に小さい。第１プレス室２４内と同様に第２プレス室３０内においても、１回目のプレス処理の間に、金型ユニット８及び金型ユニット８内の一次成形体６０に温度分布の不均一が生じる。このため、１回目のプレス処理が完了した後、自転機構１４により金型ユニット８を９０度自転させる自転処理を１回行う。これにより、金型ユニット８の搬送経路を基準とした相対的な角度位置（以下、相対角度位置という）が、第２プレス室３０に搬送された相対角度位置に対して反時計回りに９０度変化する。

次に、第２プレス室３０に搬送された相対角度位置に対して９０度自転した状態で、プレス機構４７により、第２のプレスステップの全プレス処理時間の８６％程度の時間（プレス機構のアクチュエータの伸縮時間を含む）にわたって、金型ユニット８に２回目のプレス処理Ｐ４を行う。上記のように、第２プレス室３０内は、ヒータ４４によりガラス転移温度（Ｔｇ）よりも低い温度に保たれている。このため、２回目のプレス処理の間に、一次成形体６０の温度は、ガラス転移温度（Ｔｇ）以下まで低下する。

そして、２回目のプレス処理が完了した後、自転機構１４により金型ユニット８を反時計回りに９０度自転させる自転処理を３回行う。これにより、金型ユニット８の相対角度位置が第１プレス室２４に搬送された相対角度位置に対して３６０度変化し、すなわち、第１プレス室２４に搬送された相対角度位置へと戻る。

前回の回転から予め設定されたターンテーブル４の停止時間が経過すると、内部ケーシング６の周方向端部及び各処理室の間に設けられたシャッターが開かれ、ターンテーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は型支持部材１２に保持された状態で、第２徐冷室３２内へ搬送される。

第２徐冷室２０に金型ユニット８が搬送されると、第２の徐冷ステップが行われる。第２徐冷室３２内は、搬送経路の両側に設けられたヒータ４６により、ガラス転移温度よりも低い所定の温度に保たれている。これにより、第２徐冷室３２内に搬送された金型ユニット８及び金型ユニット８内の二次成形体（第２のプレスステップ後の一次成形体）は、ゆっくりと冷却される。なお、この際、加熱室２０などと同様に、自転機構１４が、ターンテーブル４の停止時間よりわずかに短い時間の間に、連続的に金型ユニット８を３６０度自転させる。

前回の回転から予め設定されたターンテーブル４の停止時間が経過すると、内部ケーシング６の周方向端部及び各処理室の間に設けられたシャッターが開かれ、ターンテーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は型支持部材１２に保持された状態で、内部ケーシング６の外部の急冷部４８へ搬送される。

急冷部４８に金型ユニット８が搬送されると、急冷ステップが行われる。急冷部４８には、ヒータが設置されておらず、装置の周囲と同程度の温度となっている。このため、金型ユニット８は急速に冷却される。

前回の回転から予め設定されたターンテーブル４の停止時間が経過すると、内部ケーシング６の周方向端部及び各処理室の間に設けられたシャッターが開かれ、ターンテーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は型支持部材１２に保持された状態で、交換部５０へ搬送される。

交換部５０に金型ユニット８が搬送されると、交換ステップが行われる。ターンテーブル４の回転が完了し、成形処理が完了したガラス成形体を収容する金型ユニット８が交換部５０に到達すると、外部ケーシング２の開口部２Ａのシャッターが開かれる。外部ケーシング２の開口部２Ａのシャッターが開かれたら、この開口部２Ａを通して、成形処理が完了した金型ユニット８は外部へ取り出される。そして、新たなガラス材料６０が収容された金型ユニット８がターンテーブル４の回転盤１０上に載置される。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１及び第２のプレスステップにおいて、それぞれ、プレス処理を複数回（２回）行い、この複数回のプレス処理の間に、自転機構により搬送経路に対する相対角度位置が変わるように金型ユニット８を自転させている。これにより、２回目のプレス処理の間、１回目のプレス処理の間にヒータ３８，４４に対向する部分と異なる部分がヒータ３８，４４に面することとなる。これにより、金型ユニット８の一部がプレス工程の間を通してヒータ３８，４４により加熱されるのを防止し、金型ユニット８及び金型ユニット８に収容されたガラス材料の温度分布の不均一を解消することができる。そして、ガラス材料の温度分布の不均一を解消されるため、ガラス成形体に発生する形状不良（アス）を減らすことができる。

特に、本実施形態では、第１及び第２のプレスステップにおいて、１回目及び２回目のプレス処理の間に金型ユニット８の相対角度位置を９０度又は２７０度自転させている。このため、１回目のプレス処理でヒータ３８、４４に直面していた金型ユニット８の搬送経路に対して側方の部分が、２回目のプレス処理で搬送経路の前後方向に位置することとなる。これにより、より確実に金型ユニット８及びガラス材料の温度の不均一を解消することができる。

さらに、本実施形態では、金型ユニット８が第１又は第２のプレス室２４、３０内に搬送される際の搬送方向に対する相対角度位置と、金型ユニット８が第１又は第２の徐冷室に搬送される際の搬送方向に対する相対角度位置とがそれぞれ略等しい。すなわち、第１及び第２のプレスステップにおいて、金型ユニット８がちょうど１回転（又は複数回転）している。このため、プレス処理の間に、確実に金型ユニット８が全周がヒータ３８，４４に面し、より確実に金型ユニット８及びガラス材料の温度の不均一を解消することができる。

また、本実施形態では、第２のプレスステップにおける２回目のプレス処理が、ガラス材料の温度がガラス転移温度よりも高い状態から開始され、ガラス材料の温度がガラス転移温度よりも低くなるまで行われる。このため、プレス処理中にガラス材料が固まるため、ガラス材料が変形することがない。これにより、ガラス成形体に発生する形状不良（アス）をより一層減らすことができる。

なお、第１及び第２のプレスステップの１、２回目のプレス処理における金型ユニット８の相対角度位置及びプレス処理の時間は、上記の実施形態に限定されることなく、適宜変更することができる。

また、上記の実施形態では、第１及び第２のプレス工程における自転処理において、反時計回りに９０度ずつ自転することとしているが、自転処理における回転角度は自由に設定できる。

また、本実施形態では、第１及び第２のプレスステップを行っているが、プレスステップは１回のみでもよい。また、本実施形態では、第１及び第２のプレスステップのそれぞれにおいて、２回ずつプレス処理を行っているが、これに限らず、３回以上プレス処理を行ってもよい。

最後に、本実施形態を図等を用いて総括する。
本発明のガラス成形体の製造方法は、ガラス材料６０が内部に配置された金型ユニット８を所定の搬送経路に沿って搬送するターンテーブル４と、搬送経路に沿って設けられたガラス材料６０に加熱処理を行う加熱室２０、ガラス材料６０にプレス処理を行う第１及び第２のプレス室２４、３０、並びにプレス処理が完了した成形体に徐冷処理を行う第１及び第２の徐冷室２６、３２と、加熱室２０、第１の及び第２のプレス室２４、３０、並びに、第１及び第２の徐冷室２６、３２の搬送経路の両側に設けられたヒータ３４、３８、４０、４４、４６と、を備えたガラス成形体の製造装置１により、ガラス成形体を製造する方法であって、加熱室２０において、ヒータ３４によりガラス材料６０に加熱処理を行う加熱ステップと、第１及び第２のプレス室２４、３０において、ヒータ３８、４４によりガラス材料６０を加熱しながら、ガラス材料６０にプレス処理をする第１及び第２のプレスステップと、第１及び第２の徐冷室２６、３２において、プレス処理が完了した成形体の温度をヒータ４０、４６により温度調整しながら降下させる徐冷ステップと、を備え、第１及び第２のプレスステップでは、図５、６に示すように、ガラス材料６０にプレス処理を２回行い、２回のプレス処理の各回の間に、金型ユニット８の搬送経路に対する相対角度位置が変わるように金型ユニットを自転させる。

また、本発明のガラス成形体の製造装置１は、ガラス材料６０が内部に配置された金型ユニット８を所定の搬送経路に沿って搬送するターンテーブル４と、ターンテーブル４に沿って設けられたガラス材料６０に加熱処理を行う加熱室２０、ガラス材料に第１及び第２のプレス処理を行う第１及び第２のプレス室２４、３０、並びに、プレス処理が完了した成形体に徐冷処理を行う第１及び第２の徐冷室２６、３２と、加熱室２０、第１及び第２のプレス室２４、３０及び第１及び第２の徐冷室２６、３２の搬送経路の両側に設けられたヒータ３４、３８、４０、４４、４６と、を備えたガラス成形体の製造装置１であって、第１及び第２のプレス室に対して設けられ、金型ユニット８の搬送方向に対する相対角度位置が変わるように金型ユニットを自転させる自転機構１４をさらに備える。

１ 製造装置
２ 外部ケーシング
４ ターンテーブル
６ 内部ケーシング
８ 金型ユニット
１０ 回転盤
１２ 型支持部材
１４ 自転機構
２０ 加熱室
２２ 均熱室
２４ 第１プレス室
２６ 第１徐冷室
２８ 保持室
３０ 第２プレス室
３２ 第２徐冷室
３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６ ヒータ
４５ 支持台
４７ プレス機構
４８ 急冷部
５０ 交換部
５２ 金型
６０ ガラス材料

Claims (13)

1. ガラス材料が内部に配置された金型ユニットを所定の搬送経路に沿って搬送する搬送機構と、前記搬送経路に沿って設けられた前記ガラス材料に加熱処理を行う加熱室、前記ガラス材料にプレス処理を行うプレス室、及び前記プレス処理した成形体に徐冷処理を行う徐冷室と、前記加熱室、プレス室及び徐冷室の前記搬送経路の両側に設けられたヒータと、を備えたガラス成形体の製造装置により、ガラス成形体を製造する方法であって、
   前記加熱室において、前記ヒータによりガラス材料に加熱処理を行う加熱ステップと、
   前記プレス室において、前記ヒータにより前記ガラス材料を加熱しながら、前記ガラス材料にプレス処理をするプレスステップと、
   前記徐冷室において、前記ヒータにより温度調整しながら前記プレス処理した成形体の温度を降下させる徐冷ステップと、を備え、
   前記プレスステップでは、前記ガラス材料にプレス処理を複数回行い、前記複数回のプレス処理の各回の間に、前記金型ユニットの前記搬送経路に対する相対角度位置が変わるように前記金型ユニットを自転させる、ガラス成形体の製造方法。
2. 前記プレス室は、
   前記加熱室と前記徐冷室の間に前記搬送経路に沿って設けられた第１のプレス室と、
   前記徐冷室に対して前記搬送経路の下流側に設けられた第２のプレス室と、を含み、
   前記プレスステップは、前記第１のプレス室で行われる前記第１のプレスステップと、前記第２のプレス室で行われる前記第２のプレスステップと、を含む、請求項１に記載のガラス成形体の製造方法。
3. 前記第２のプレスステップは、
   前記ガラス材料を徐冷しながら行われ、
   前記ガラス材料の温度がガラス転移温度よりも高い状態から開始され、
   前記ガラス材料の温度がガラス転移温度よりも低くなるまで行われる、請求項２に記載のガラス成形体の製造方法。
4. 前記第２のプレスステップでは、前記ガラス材料に複数回のプレス処理を行い、
   第１のプレス処理は、前記ガラス材料の温度がガラス転移温度よりも高い状態で行われ、
   第２のプレス処理は、前記ガラス材料の温度がガラス転移温度よりも高い状態から開始され、前記ガラス材料の温度がガラス転移温度よりも低くなるまで行われる請求項２又は３に記載のガラス成形体の製造方法。
5. 前記第２のプレスステップでは、２回のプレス処理が行われ、
   前記第２のプレスステップにおける１回目のプレス処理は、前記金型ユニットが、前記第２のプレス室に搬送された際の前記搬送方向に対する初期相対角度位置と等しい状態で行われ、
   前記第２のプレスステップにおける２回目のプレス処理は、前記金型ユニットが、前記第２のプレス室に搬送された際の前記搬送方向に対する初期相対角度位置に対して、前記時計周り又は反時計周りのいずれか一方の方向に９０度自転した相対角度位置ある状態で行われる、請求項４に記載のガラス成形体の製造方法。
6. 前記金型ユニットが前記プレス室内に搬送される際の前記搬送方向に対する相対角度位置と、前記金型ユニットが前記徐冷室に搬送される際の前記搬送方向に対する相対角度位置とが略等しい、請求項２から５のいずれか１項に記載のガラス成形体の製造方法。
7. 前記第１のプレスステップでは、２回のプレス処理が行われ、
   前記第１のプレスステップにおける１回目のプレス処理は、前記金型ユニットが、前記第１のプレス室に搬送された際の前記搬送方向に対する初期相対角度位置に対して、時計周り又は反時計周りのいずれか一方の方向に２７０度自転した相対角度位置ある状態で行われ、
   前記第１のプレスステップにおける２回目のプレス処理は、前記金型ユニットが、前記初期相対角度位置と同じ相対角度位置ある状態で行われる、請求項２から６のいずれか１項に記載のガラス成形体の製造方法。
8. 前記搬送機構は、ターンテーブルを含み、
   前記加熱室、プレス室、及び徐冷室は、前記ターンテーブル上に円周に沿って配置されている、請求項１から７のいずれか１項に記載されたガラス成形体の製造方法。
9. 前記金型ユニットは、前記ガラス成形体の形状に対応する成形面を有する成形型と、前記成形型を保持する型支持部材とを有する、請求項１から８のいずれか１項に記載されたガラス成形体の製造方法。
10. ガラス材料が内部に配置された金型ユニットを所定の搬送経路に沿って搬送する搬送機構と、
    前記搬送経路に沿って設けられた前記ガラス材料に加熱処理を行う加熱室、前記ガラス材料にプレス処理を行うプレス室、及び前記プレス処理が完了した成形体に徐冷処理を行う徐冷室と、前記加熱室、プレス室及び徐冷室の前記搬送経路の両側に設けられたヒータと、を備えたガラス成形体の製造装置であって、
    前記プレス室に設けられ、前記金型ユニットの前記搬送方向に対する相対角度位置が変わるように前記金型ユニットを自転させる自転機構をさらに備える、ガラス成形体の製造装置。
11. 前記プレス室は、
    前記加熱室と前記徐冷室の間に前記搬送経路に沿って設けられた第１のプレス室と、
    前記徐冷室に対して前記搬送経路の下流側に設けられた第２のプレス室と、を含む、請求項１０に記載のガラス成形体の製造装置。
12. 前記搬送機構は、ターンテーブルを含み、
    前記加熱室、プレス室、及び徐冷室は、前記ターンテーブル上に円周に沿って配置されている、請求項１０又は１１に記載されたガラス成形体の製造装置。
13. 前記金型ユニットは、前記ガラス成形体の形状に対応する成形面を有する成形型と、前記成形型を保持する型支持部材とを有する、請求項１０から１２のいずれか１項に記載されたガラス成形体の製造装置。

Images