JP2015189623A - ガラス成形体の製造装置及びガラス成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス処理の際にプレスヘッドと成形型との間の熱の移動を抑止する。
【解決手段】ガラス成形体の製造装置１は、内部にガラス材料が収容された成形型を加熱する加熱部と、プレスヘッド４９を有し、成形型をプレスヘッドで押圧することにより、加熱軟化したガラス材料をプレス成形する第１および第２のプレス室と、成形型を冷却する第１および第２の徐冷室と、少なくとも加熱部、第１のプレス室、及び、第１の徐冷室、に設けられ、成形型を加熱するヒータと、を備え、プレスヘッド４９は、成形型と対峙する対峙面に形成された複数の保持孔６４ａと、複数の保持孔６４ａのそれぞれに転動可能に保持された複数の転動体６６と、を有し、複数の転動体６６は、それぞれ、対峙面から一部が突出するように保持孔６４ａ内に保持されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ガラス成形体の製造装置及びガラス成形体の製造方法に関し、特に、ヒータにより加熱処理された成形型をプレスヘッドにより押圧することにより、ガラス成形体を製造するガラス成形体の製造装置及びガラス成形体の製造方法に関する。

従来、例えば、特許文献１（特公平７−２９７７９号公報）に記載されているような、複数の成形型を、回転テーブルにより円周上に沿って設けられた加熱室、均熱室、プレス室、及び冷却室を順次巡回させながら、各処理部において加熱、均熱、プレス、冷却（徐冷を含む）の各処理を行うことによってガラスを成形する装置が広く用いられている。

特公平７−２９７７９号公報

ここで、特許文献１（特公平７−２９７７９号公報）に記載されているようなガラス成形体の製造装置において、プレス室にはプレスに適した温度に保つためにヒータが設けられており、このヒータにより成形型をプレスするためのプレスヘッドと成形型とは加熱される。上記の製造装置において、通常、プレスヘッドの温度及び成形型の温度はヒータの設定温度までは上昇せず、しかも、プレスヘッドの温度と成形型の温度には差が生じている。

このように、プレスヘッドと成形型とに温度差が生じるのは、プレスヘッドと成形型とは、体積や材質が異なるため、熱容量に差があることに起因している。このようにプレスヘッドと成形型とでは、熱容量に差があるため、ヒータによりプレス室内が所定の温度に保たれていても、ヒータから受ける熱量と、放射される熱量との熱バランスがプレスヘッドと成形型とで異なってしまい、温度差が生じてしまう。

また、近年、第１及び第２のプレス室が設けられ、第１のプレス室ではガラス屈伏点温度以上でプレスを行い、第２のプレス室では、成形型を徐冷しながらプレス処理を行うガラス成形体の製造装置が用いられている。このようなガラス成形体の製造装置では、第２のプレス室のプレスヘッドは、第２のプレス室に搬送された成形型よりも低い温度となっている。

上記説明したようにプレスヘッドと成形型との間に温度差が生じた状態でプレス処理を行うと、プレスヘッドが成形型に当接した際に、プレスヘッドと成形型との間で熱が移動し、成形型の上部の温度が変化してしまう。このため、ガラス材料の温度分布が不均一になってしまい、レンズ形状不良（アス）が発生してしまうという問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、プレス処理の際にプレスヘッドと成形型との間の熱の移動を抑止することである。

本発明のガラス成形体の製造装置は、内部にガラス材料が収容された成形型を加熱する加熱部と、プレスヘッドを有し、成形型を前記プレスヘッドで押圧することにより、加熱軟化したガラス材料をプレス成形するプレス部と、成形型を冷却する冷却部と、少なくとも加熱部及びプレス部に設けられ、成形型を加熱するヒータと、を備えたガラス成形体の製造装置であって、プレスヘッドは、成形型と対峙する対峙面に形成された複数の保持孔と、複数の保持孔のそれぞれに転動可能に保持された複数の転動体と、を有し、複数の転動体は、それぞれ、対峙面から一部が突出するように保持孔内に保持されている。

また、本発明のガラス成形体の製造方法は、内部にガラス材料が収容された成形型を加熱する加熱部と、プレスヘッドを有し、成形型をプレスヘッドで押圧することにより、加熱軟化したガラス材料をプレス成形するプレス部と、成形型を冷却する冷却部と、少なくとも加熱部及びプレス部に設けられ、成形型を加熱するヒータと、を備えたガラス成形体の製造装置を用いてガラス成形体を製造する方法であって、加熱部にて成形型を加熱処理する加熱ステップと、加熱ステップを経た成形型をプレス部にてプレスヘッドにより押圧し、内部に収容されたガラス素材をプレス成形するプレスステップと、プレスステップを経た成形型を冷却部にて冷却する冷却ステップと、を備え、プレスヘッドは、成形型と対峙する対峙面に形成された複数の保持孔と、複数の保持孔のそれぞれに転動可能に保持された複数の転動体と、を備え、転動体は、対峙面から一部が突出するように保持孔内に保持されている。

本発明によれば、プレスヘッドにおける成形型と対峙する対峙面から転動体が突出しているため、プレス時において転動体と成形型とが点接触した状態で、成形型が押圧される。これにより、成形型とプレスヘッドとに温度差があっても、プレスヘッドと成形型との間の熱移動を減らすことができる。これにより、ガラス成形体の温度が不均一になることを抑止でき、レンズ形状不良（アス）の発生を抑えることができる。

本発明によれば、プレス処理の際にプレスヘッドと成形型との熱の移動を抑止することができる。

本実施形態で用いられる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。 図２におけるプレスヘッドを拡大して示す側面図である。 プレスヘッドの対峙面を示す見上図である。 金型ユニットを拡大して示す断面図である。 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）の温度及びガラス材料に加えられる圧力を示すグラフである。 別の実施形態のプレスヘッドの対峙面を示す図である。 別の実施形態のプレスヘッドの鉛直断面図である。

以下、本発明のガラス成形体の製造装置及び製造方法の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、共通の構成及び機能を有する部位については、同じ符号を付して、説明を省略する。
図１は、本実施形態で用いられるガラス成形体の製造装置の構成を示す水平断面図であり、図２は、図１におけるII−II断面図である。図１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、有底円筒状に形成された装置筐体２と、装置筐体２内に設けられた回転テーブル４と、回転テーブル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。これら装置筐体２、内部ケーシング６及び回転テーブル４は同心同軸に配置されている。

装置筐体２は、上下に略円形の上蓋及び底板（図示省略）が取り付けられており、その内部は密閉状態にある。装置筐体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。なお、金型ユニット８は、後述するように、成形型と型支持部材とを含む。

上蓋には、成形型を装置内に供給するとともに成形型を装置内から搬出できる搬入・搬出口（図示せず）が形成されていて、その下方の装置内部には搬入・搬出部５０が形成されている。なお、本実施形態では、搬入・搬出部５０が本発明における供給部と搬出部とを兼ね備えた例を示しているが、搬入部（供給部）と搬出部（搬出口）とを個別に設けてもよい。

回転テーブル４は、例えば、モータなどの駆動機構（図示せず）によって回転し、回転テーブル４上に配置された金型ユニット８を同一円上に搬送する。回転テーブル４の上方には、所定の半径の円周上に等しい角度間隔で円形の開口４Ａ（図２）が複数形成されている。この開口４Ａは、金型ユニット８を構成する型支持部材１２の底部１２Ａよりも小径である。後述するように、金型ユニット８は、回転テーブル４の開口４Ａ上に配置され、回転テーブル４が間歇的に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、回転テーブル４は、駆動機構が所定時間おきに、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、本実施形態の搬送経路に相当する。

また、回転テーブル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。なお、この回転テーブル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、装置筐体２と同心同軸に水平方向に所定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、水平方向に所定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を構成する型支持部材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、回転テーブル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、温度保持室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、温度保持室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、それぞれの処理室内が所定の温度になるように加熱している。

図１に示すように、装置筐体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及び搬入・搬出部５０が形成されている。急冷部４８は、金型ユニット８を急速に冷却するための領域であり、周囲にヒータが配置されていない。また、搬入・搬出部５０は搬入・搬出口を通じて、成形が完了したガラス成形体が収容された成形型と、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成形型とを交換するための領域である。なお、搬入・搬出部５０には、金型ユニット８を昇降させることができる、例えば、回転テーブル４の開口４Ａを挿通可能な駆動軸などを備えた搬入・搬出機構が設けられており、搬入・搬出機構により金型ユニット８が持ち上げられることにより、搬入・搬出口から成形が完了した成形型５２を取り出し、新たな成形型５２を型支持部材１２に載置することができる。

図２に示すように、装置筐体２の第１プレス室２４の上方には、プレス機構４７が設けられている。プレス機構４７は、装置筐体２の天井部２Ｃ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やサーボモータ等の電動機からなる駆動装置４７Ａと、駆動装置４７Ａの駆動軸４７Ｂの先端に取り付けられたプレスヘッド４９とを備える。

装置筐体２及び内部ケーシング６の天井部２Ｃ、６Ｃの駆動装置４７Ａ本体の下方には、それぞれ開口が形成されている。駆動装置４７Ａの駆動軸４７Ｂは、これら装置筐体２及び内部ケーシング６の開口を挿通し、下端がプレス室２４内まで到達している。そして、駆動装置４７Ａを駆動することにより、プレスヘッド４９が下降し、プレス室２４内の金型ユニット８を上方から押圧する。なお、駆動装置４７Ａの下方の回転テーブル４と、装置筐体２との間には、押圧支持台４５が設けられている。この押圧支持台４５は、駆動装置４７Ａが金型ユニット８を押圧する際に、回転テーブル４を下方から支持して、回転テーブル４の変形を防止する。

図３は、図２におけるプレスヘッド４９を拡大して示す断面図であり、図４は、プレスヘッド４９の対峙面を示す見上図である。図３及び図４に示すように、プレスヘッド４９は、駆動軸４７Ｂに接続された円盤状の受け板６２と、複数の保持孔６４ａが形成された保持板６４と、保持板６４に形成された各保持孔６４ａ内で転動可能に保持されている転動体６６と、を備える。受け板６２と保持板６４とは、保持板６４に形成された各保持孔６４ａ内に転動体６６が収容された状態で、例えば、圧入、溶着、螺合などにより結合されている。

保持板６４に形成される各保持孔６４ａは、保持板６４の厚さ方向に貫通して形成されている。各保持孔６４ａは、転動体６６を転動可能に、かつ、水平方向の移動を最小限に抑えるように、転動体６６の直径よりもわずかに大きい内径の円筒状に形成されている。また、保持孔６４ａの深さは、転動体６６の一部が下方に突出するように、転動体６６の直径よりもわずかに短い。そして、保持板６４の保持孔６４ａの開口する部分は、転動体６６の一部が保持板６４の表面（対峙面）から突出し、かつ、保持孔６４ａから離脱しないように、転動体６６の直径よりも小さくなるように縮径されている。なお、対峙面から突出する転動体６６の突出量は０．１ｍｍ以上であることが好ましい。その突出量が０．１ｍｍ未満であると、プレス処理の際に保持板６４と成形型５２とが近接し過ぎて、両者間の熱交換が大きくなるおそれがある。

このように、プレスヘッド４９に保持孔６４ａが設けられ、保持孔６４ａ内に転動体６６の一部が下面に突出するように収容されているため、プレス処理時には、転動体６６のみが成形型５２に当接することとなる。そして、転動体６６は球体状であるため、転動体６６と成形型５２とは実質的に点で当接することとなる。これにより、成形型５２とプレスヘッド４９との接触面積を小さくすることができ、成形型５２とプレスヘッド４９との間の熱交換を抑制することができる。

転動体６６としては、直径０．５〜１０ｍｍの真球状の部材を用いるのが望ましい。これは、転動体６６の直径が小さすぎると、転動体６６の保持板６４からの突出する高さを十分に確保できず、成形型５２とプレスヘッド４９との熱交換を十分に抑えることができず、また、転動体６６の直径が大き過ぎると、転動体６６の数が少なくなり、成形型５２へ伝達されるプレス加重が不均一になるとともに、転動体６６に作用する荷重が大きく破損する可能性があるからである。

また、転動体６６を転動可能に保持することにより、転動体６６の偏った摩耗を抑止して、その耐用期間を長くし、プレスヘッド４９を長期にわたって使用できるようにすることができる。また、保持板６４に保持された転動体６６は、上記の通り、水平方向の移動が最小限に抑えられているため、転動体６６が移動して一部に偏在してしまうことがない。このため、成形型５２を均一にプレス処理することができる。

本実施形態において、転動体６６は、図４に示すように、互いに垂直な線Ｌ１およびＬ２に並行に等間隔に配置されている。さらに、同図に示すように、プレスヘッド４９は、対峙面の中心Ｏを通る仮想線で等分割した場合（例えば仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２で４等分した場合）に、分割された各領域（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）における転動体６６の数の差異が２０％以内となるように構成されている。図４に示された実施形態では、プレスヘッド４９における転動体６６の配置が、仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２に対して線対象であるため、各領域における転動体６６の数は等しくなっている。

かかる構成により、プレスヘッド４９と成形型５２との間での熱の移動を十分に抑えられることに加えて、全面にわたって転動体６６がほぼ均等に配置されるので、押圧部が偏在することがなく、プレスヘッド４９と成形型５２との間の熱移動のムラの発生を抑止できるとともに、成形型５２を均一にプレス処理することができる。

保持孔６４ａの数および転動体６６の数は、成形型５２とプレスヘッド４９との間の熱交換を抑制するという観点から適宜設定され、仮に、保持孔６４ａの数を多くすると、成形型５２に当接する転動体６６の数が多くなることから、成形型５２とプレスヘッド４９との熱交換を十分に抑制できなくなる。このため、保持孔６４ａの数、および転動体６６の数は、プレス処理の際に印加されるプレス荷重を考慮して所定するに留めることが好ましい。

例えば、プレス処理に際して、成形型５２に印加する最大荷重をＰｍａｘ、使用する転動体６６の数をＮ、各転動体６６に加わる平均荷重をＰｎとした場合に、次の関係式（１）を満たすように転動体６６の数Ｎを設定することが好ましい。
Ｐｎ＝Ｐｍａｘ／Ｎ≧５［ｋｇｆ］・・・（１）

最大荷重Ｐｍａｘが３００ｋｇｆの場合を一例として挙げると、この場合には、上記（１）式より、転動体６６の数Ｎは６０個以下とすることが好ましい。

Ｐｍａｘ／Ｎの値が５ｋｇｆ未満になるよう転動体６６の数Ｎを多くすると、成形型５２とプレスヘッド４９との熱交換が生じ易くなり、成形型５２の精緻な温度管理が困難になる。その一方で、Ｐｍａｘ／Ｎの値が２０ｋｇｆを越えると、個々の転動体６６への荷重が大きくなりすぎて転動体６６又は受け板６２が破損するおそれがある。このため、転動体６６の数Ｎは、Ｐｍａｘ／Ｎの値が２０ｋｇｆ以下となるようにして、上記関係式（１）とともに、次の関係式（２）を満たすように設定することが望ましい。
Ｐｎ＝Ｐｍａｘ／Ｎ≦２０［ｋｇｆ］・・・（２）

また、前述したように、転動体６６としては、直径０．５〜５ｍｍの真球状の部材を用いるのが好ましいが、このような転動体６６を転動可能に保持する保持孔６４ａを保持板６４に形成するにあたっては、各保持孔６４ａの面積（縮径された開口部を除く部分の面積）の合計をＳａとし、保持板６４の表面積をＳとしたときに、次の関係式（３）を満たすようにすることが好ましい。
Ｓ≧Ｓａ×２ ・・・（３）

保持板６４の半径が２０ｍｍであり、その表面の面積Ｓが４００πｍｍ²である場合を一例として挙げると、この場合には、上記（３）式より、保持孔６４ａの合計面積Ｓａが２００πｍｍ²以下となるように、保持板６４に形成する保持孔６４ａの数を設定することが好ましい。

保持孔６４ａの合計面積Ｓａが、保持板６４の表面の面積Ｓの半分を超えるような数で保持孔６４ａを形成すると、成形型５２に当接する転動体６６の数が多くなるため、成形型５２とプレスヘッド４９との間の熱交換を十分に抑制することができなくなる。

また、転動体６６は、保持板６４に形成した保持孔６４ａの全てに収容せずに、必要に応じて任意に間引くこともできる。例えば、大口径のレンズ（例えば、Φ３０ｍｍ以上のレンズ）をプレス成形する場合、成形型５２も大きくなるため、一つの成形型５２においても温度分布を生じ易くなるが、温度が高くなる傾向にあるプレスヘッドにおける転動体６６を間引くことにより、成形型５２の温度分布を調整し、低減することができる。

なお、プレスヘッド４９が備える転動体６６の数は、成形型５２とプレスヘッド４９との熱交換を有効に抑制できるようにすることと、プレス処理に際して印加されるプレス加重などとを考慮して、より具体的には、直径０．５ｍｍ〜５ｍｍの転動体６６を３０〜１００個とするのが好ましい。

このようなプレスヘッド４９を形成する受け板６２と保持板６４は、例えば、タングステン合金、炭化タングステン、炭化チタン、サーメットなどの高硬度、高耐熱性を有する合金を用いて形成することができる。特に、受け板６２は、転動体６６を介して数十〜数百ｋｇｆのプレス荷重を受けても変形・破損しないように高硬度の材料を用いることが好ましい。

また、転動体６６は、受け板６２と同様に、数十〜数百ｋｇｆのプレス荷重を受けても変形・破損しないように、高硬度の材料、例えば、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア、アルミナなどのセラミックスや、タングステン合金、炭化タングステン、炭化チタン、サーメットなどの高硬度、高耐熱性を有する材料を用いて形成することができる。

また、第２プレス室３０にも、図２及び図３を参照して説明した第１プレス室２４のプレス機構４７と同様のプレス機構が設けられており、第２プレス室３０のプレス機構のプレスヘッドにも、複数の保持孔６４ａが形成され、各保持孔６４ａ内に転動体６６が転動可能に保持されている。

図５は、金型ユニット８を拡大して示す断面図である。同図に示すように、金型ユニット８は、成形型５２と型支持部材１２とを含み、成形型５２が型支持部材１２に載置されている。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の成形面にはガラスとの融着を防止するための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６０が変形するととも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。

以下、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が回転テーブル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６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の温度及びガラス材料に加えられる圧力（プレス荷重）を示すグラフであり、横軸は時間を、縦軸は成形型５２の温度及び圧力を示している。

回転テーブル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が搬入・搬出部５０に到達すると、搬入・搬出機構により金型ユニット８が持ち上げられ、搬入・搬出口から、処成形理が完了した成形型５２を複数個同時に装置筐体２の外部へ搬出する。そして、これらの成形型５２を図示しないロボットハンドで把持して、型支持部材１２上の成形型５２を取り出す。そして、新たなガラス材料が収容された成形型５２を型支持部材１２上に供給する。

そして、前回の回転動作の完了から予め設定された回転テーブル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、回転テーブル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。すなわち、加熱室２０において、金型ユニット８は、搬送経路の両側に設けられたヒータ３４により加熱される。加熱室２０のヒータはガラス屈伏点温度Ｔｓよりも高い温度に設定されており、これにより、金型ユニット８はガラス屈伏点温度Ｔｓ程度まで加熱される。

前回の回転から予め設定された回転テーブル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、回転テーブル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、第１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よりも数十℃程度高い温度に保たれている。これにより、金型ユニット８及び金型ユニット８内のガラス材料６０がガラス屈伏点温度Ｔｓより数十℃程度高い温度で均熱化される。

前回の回転から予め設定された回転テーブル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、回転テーブル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、プレス機構４７により成形型５２を上下方向に押圧する第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。本実施形態では、１回目のプレス処理Ｐ１を２回目のプレス処理Ｐ２よりも短い時間行い、各プレス処理におけるプレス圧力ＰＢは等しい。

第１プレス室２４は、ヒータ３８によりガラス屈伏点温度Ｔｓよりも数十℃（例えば、１０℃から３０℃程度）高い温度に保たれている。ここで、上述したように、プレスヘッド４９と金型ユニット８は体積も材質も異なるため、熱容量が異なっている。このため、プレスヘッド４９と金型ユニット８とでは、ヒータ３８から受ける熱量と、自身から放出する熱量のバランス（差）が異なっている。具体的には、プレスヘッド４９の方が金型ユニット８に比べて、自身から放出する熱量が小さい。これにより、均熱室２２及び第１プレス室２４は、ともに、ガラス屈伏点温度Ｔｓよりも１０℃から３０℃程度高い温度に保たれているものの、第１プレス室２４に金型ユニット８が搬送された時点において、プレスヘッド４９の方が金型ユニット８に比べて高い温度となっている。このため、第１のプレスステップにおいて、プレスヘッド４９により成形型５２を押圧する際に、プレスヘッド４９から成形型５２へ熱が移動し、これにより、成形型５２内のガラス材料６０の温度分布が不均一になるおそれがある。

これに対して、本実施形態では、プレスヘッド４９の対峙面に複数の保持孔６４ａが形成され、各保持孔６４ａ内に転動体６６が転動可能に保持されているため、プレスヘッド４９を下降させると、転動体６６を介して成形型５２を押圧することとなる。これにより、転動体６６と成形型５２とが点で接触するため、プレスヘッド４９から成形型５２への熱の移動を抑えることができ、成形型５２内に収容されたガラス材料への温度の不均一の発生を抑止できる。

前回の回転から予め設定された回転テーブル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、回転テーブル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徐冷室２６内に搬送される。

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。

前回の回転から予め設定された回転テーブル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、回転テーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は第１の徐冷室２６から温度保持室２８内へ搬送される。

温度保持室２８に金型ユニット８が搬送されると、温度保持ステップが行われる。温度保持室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度かそれ以上高い温度程度に保たれている。これにより、金型ユニット８はＴｇ＋１０℃程度で均熱化される。

前回の回転から予め設定された回転テーブル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、回転テーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は温度保持室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。なお、この２回のプレス処理は、１回目のプレス処理Ｐ３を２回目のプレス処理Ｐ４よりも短い時間行い、各プレス処理におけるプレス圧力ＰＡは等しく、第１のプレスステップにおけるプレス圧力ＰＢよりも小さい。

ここで、図６に示すように、第２プレスステップでは、ガラス成形体の温度をＴｇ＋１０℃からＴｇよりも低い温度まで低下させながら、プレス処理を行う。このため、第２プレス室３０内は、ヒータ４４によりＴｇよりも低い温度に保たれている。したがって、第２プレス室３０に金型ユニット８が搬送された時点において、第２プレス室３０のプレス機構のプレスヘッドの温度は、Ｔｇよりも低い温度となっている。

これに対して、上述した通り、金型ユニット８は、温度保持室２８においてＴｇ＋１０℃程度で均熱化されている。このため、第２のプレスステップでは、プレスヘッド４９により成形型５２を押圧する際に、成形型５２からプレスヘッド４９へ熱が移動し、これにより、成形型５２内のガラス材料６０の温度分布が不均一になるおそれがある。

これに対して、本実施形態では、第２プレス室３０のプレス機構においても、プレスヘッドの対峙面に複数の保持孔６４ａが形成されて、各保持孔６４ａ内に転動体６６が転動可能に保持されている。これにより、転動体６６と成形型５２とが点で接触するため、成形型５２からプレスヘッド４９への熱の移動を抑えることができ、成形型５２内に収容されたガラス材料への温度の不均一の発生を抑止できる。

前回の回転から予め設定された回転テーブル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、回転テーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は第２徐冷室３２内へ搬送される。

第２徐冷室３２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。

前回の回転から予め設定された回転テーブル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、回転テーブル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。このときの冷却速度は、徐冷ステップでの冷却速度よりも速く、例えば、３０〜３００℃／分の範囲内で適宜設定することが好ましい。また、必要に応じて金型ユニット８に向けて冷却ガスを吹き付けてもよい。

前回の回転から予め設定された回転テーブル４の停止時間が経過すると、回転テーブル４が再び、一定角度回転する。これにより、金型ユニット８は搬入・搬出部５０へ搬送される。

搬入・搬出部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。回転テーブル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が搬入・搬出部５０に到達すると、搬入・搬出機構により金型ユニット８が持ち上げられ、搬入・搬出口から、処成形理が完了した成形型５２を装置筐体２の外部へ搬出する。そして、新たなガラス材料が収容された成形型５２を型支持部材１２上に供給する。
以上の工程により、ガラス成形体を製造することができる。

本実施形態によれば、第１及び第２のプレス室２４、３０に設けられたプレス機構４７のプレスヘッド４９の対峙面に複数の保持孔６４ａが形成され、各保持孔６４ａ内に、一部が対峙面から突出するように転動体６６が保持されている。このため、プレス時において、転動体６６と成形型５２とが点接触することになり、成形型５２とプレスヘッド４９との接触面積を減らすことができる。これにより、各プレス室２４、３０に搬送された際に、成形型５２とプレスヘッド４９との間に温度差があったとしても、第１のプレス室２４では、プレスヘッド４９から成形型５２への熱移動を、第２のプレス室３０では成形型５２からプレスヘッド４９への熱移動を抑止できる。このため、ガラス成形体の温度が不均一になることを抑止でき、レンズ形状不良（アス）の発生を抑えることができる。

また、本実施形態によれば、転動体６６が、プレスヘッド４９の対峙面における垂直な二方向（図４におけるＬ１とＬ２に平行な方向）に等間隔で配置され、さらに、対峙面の中心を通る仮想線で等分割した場合に、分割された各領域（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４）における転動体６６の数の差異が２０％以内となるように構成されているため、プレス処理の際に成形型５２へ加えられる圧力が不均一になることを防止できる。

なお、本実施形態では、第１及び第２のプレス室２４、３０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場合について説明したが、これに限らず、プレス室を一つしか備えていないガラス成形体の製造装置や、加熱、プレス、冷却を行なう処理室の数を本実施形態と異ならせた装置においても本発明を適用することができる。また、本実施形態のように金型ユニットを順次搬送するタイプの装置のほかに、成型型を搬送せずに定位置で各種処理を行うタイプの装置にも本発明を適用することができる。

また、本実施形態では、プレスヘッド４９の対峙面に転動体６６が、垂直な二方向（図４におけるＬ１とＬ２に平行な方向）に等間隔で配置された場合について説明したが、プレスヘッド４９の対峙面における転動体６６の配置はこれに限られない。図７は、別の実施形態のプレスヘッド１４９の対峙面を示す図である。同図に示すように、この実施形態では、プレスヘッド１４９を構成する保持板６４に複数の同心円上に、等間隔で複数の保持孔が形成され、各保持孔に転動体６６が収容されている。このようなプレスヘッド１４９であっても、上記実施形態と同様の効果が奏される。
なお、本実施形態においても、転動体６６が、プレスヘッド４９の対峙面の中心を通る仮想線で等分割した場合に、分割された各領域における転動体６６の数の差異が２０％以内となるように構成されている。

さらに、本発明は、図８に示したプレスヘッド２４９にも適用できる。すなわち、プレスヘッド２４９は、胴型５８を下型（図示省略）に圧接させることによって胴型５８の位置決めを行う円筒状の第１ヘッド７１と、第１ヘッド７１に内挿入されて上型５４のみを押圧する第２ヘッド７２と、第１ヘッド７１と第２ヘッド７２との間に介装されたバネ部材７３とを備える。第１ヘッド７１および第２ヘッド７２の対峙面には、それぞれ保持板７６、７８が取り付けられており、これら保持板７６、７８には、それぞれ保持孔７６ａ、７８ａが形成されている。そして、各保持孔７６ａ、７８ａには転動体７７、７９がそれぞれ収容されている。

このプレスヘッド２４９によれば、第１ヘッド７１で胴型５８及び下型の相互の位置決めをした状態で、第２ヘッド７２により上型５４を押圧してガラス素材をプレス成形するので、上下型の相対的な傾きを抑制でき、高精度のガラス成形体の製造が可能となる。加えて、転動体７７、７９を介して上型５４が押圧されるため、プレスヘッド２４９と成形型との間の熱の移動を抑止でき、ガラス成形体の温度の均一化が図られ、レンズ形状不良の発生を抑えることができる。

以下、図面を参照しながら、本発明を総括する。
第１実施形態のガラス成形体の製造装置１は、図１に示すように、内部にガラス材料が収容された成形型５２を加熱する加熱室２０と、図２に示すように、プレスヘッド４９を有し、成形型５２をプレスヘッド４９で押圧することにより、加熱軟化したガラス材料をプレス成形する第１および第２のプレス室２４、３０と、成形型５２を冷却する第１および第２の徐冷室２６、３２と、加熱室２０、均熱室２２、第１のプレス室２４、第１の徐冷室２６、温度保持室２８、第２のプレス室３０、及び第２の徐冷室３２に設けられ、成形型を加熱するヒータ３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６と、を備え、図３および図４に示すように、プレスヘッド４９は、成形型５２と対峙する対峙面に形成された複数の保持孔６４ａと、複数の保持孔６４ａのそれぞれに転動可能に保持された複数の転動体６６と、を有し、複数の転動体６６は、それぞれ、対峙面から一部が突出するように保持孔６４ａ内に保持されている。

１ ガラス成形体の製造装置
２ 装置筐体
４ 回転テーブル
６ 内部ケーシング
８ 金型ユニット
１２ 型支持部材
２０ 加熱部
２２ 均熱部
２４ 第１のプレス室
２６ 第１の徐冷室
２８ 温度保持室
３０ 第２のプレス室
３２ 第２の徐冷室
３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６ ヒータ
４７ プレス機構
４７Ａ 駆動装置
４７Ｂ 駆動軸
４８ 急冷部
４９、１４９、２４９ プレスヘッド
５０ 搬入・搬出部
６０ ガラス材料
６２ 受け板
６４、７６、７８ 保持板
６４ａ、７６ａ、７８ａ 保持孔
６６、７７、７９ 転動体

Claims (7)

1. 内部にガラス材料が収容された成形型を加熱する加熱部と、
   プレスヘッドを有し、前記成形型を前記プレスヘッドで押圧することにより、加熱軟化した前記ガラス材料をプレス成形するプレス部と、
   前記成形型を冷却する冷却部と、
   少なくとも前記加熱部及びプレス部に設けられ、前記成形型を加熱するヒータと、
   を備えたガラス成形体の製造装置であって、
   前記プレスヘッドは、
   前記成形型と対峙する対峙面に形成された複数の保持孔と、
   前記複数の保持孔のそれぞれに転動可能に保持された複数の転動体と、を有し、
   前記複数の転動体は、それぞれ、前記対峙面から一部が突出するように前記保持孔内に保持されている、ガラス成形体の製造装置。
2. 前記複数の転動体は、前記対峙面から一部が０．１ｍｍ以上突出している、請求項１に記載のガラス成形体の製造装置。
3. 前記複数の保持孔は、直角に交差する二方向に等間隔に設けられている、請求項１又は２に記載のガラス成形体の製造装置。
4. 前記複数の保持孔は、複数の同心円上に設けられ、かつ、各同心円において周方向に等間隔に設けられている、請求項１又は２に記載のガラス成形体の製造装置。
5. 前記プレスヘッドは、前記対峙面の中心を通る仮想線で対峙面を等分割した場合に、分割された各領域における前記転動体の数の差異が２０％以内となるように構成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載されたガラス成形体の製造装置。
6. 前記プレス部は、第１のプレス部と、第２のプレス部とを備え、
   前記第１のプレス部及び第２のプレス部は、それぞれ第１及び第２のプレス機構を有し、
   第１及び第２のプレス機構のプレスヘッドは、それぞれ、
   前記成形型を押圧する押圧面に形成された複数の保持孔と、
   前記複数の保持孔のそれぞれに転動可能に保持された複数の転動体と、を有し、
   前記複数の転動体は、それぞれ、前記対峙面から一部が突出するように前記保持孔内に保持されている、請求項１から５の何れか１項に記載のガラス成形体の製造装置。
7. 内部にガラス材料が収容された成形型を加熱する加熱部と、
   プレスヘッドを有し、前記成形型を前記プレスヘッドで押圧することにより、加熱軟化した前記ガラス材料をプレス成形するプレス部と、
   前記成形型を冷却する冷却部と、
   少なくとも前記加熱部及びプレス部に設けられ、前記成形型を加熱するヒータと、
   を備えたガラス成形体の製造装置を用いてガラス成形体を製造する方法であって、
   前記加熱部にて前記成形型を加熱処理する加熱ステップと、
   前記加熱ステップを経た前記成形型を前記プレス部にて前記プレスヘッドにより押圧し、内部に収容された前記ガラス素材をプレス成形するプレスステップと、
   前記プレスステップを経た前記成形型を前記冷却部にて冷却する冷却ステップと、を備え、
   前記プレスヘッドは、前記成形型と対峙する対峙面に形成された複数の保持孔と、
   前記複数の保持孔のそれぞれに転動可能に保持された複数の転動体と、を備え、
   前記転動体は、前記対峙面から一部が突出するように前記保持孔内に保持されている、ガラス成形体の製造方法。

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