JP4455963B2 - 成形体製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス等の成形素材を、精密加工を施した成形型によってプレス成形して光学素子などの成形体を製造する成形体製造装置および製造方法に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、複数の処理室を順次に経由させて成形型を搬送することにより連続してプレス成形を行う成形体製造装置および製造方法において、各処理室を熱的に遮蔽するための技術に関するものである。

ガラス成形体の製造装置としては下記の特許文献１に開示されたものが知られている。この文献に開示のガラス成形体の製造装置では、加熱室、加圧室、冷却室等の処理室が円周方向に並べて配置され、該処理室の中を、ガラス素材を入れた成形型が順次移送される。また、複数の処理室がシャッタによって区画され、成形型を載せた回転テーブルが間歇的に回転する。回転時には、全てのシャッタが開くことによって、成形型の移送を可能にする。複数の処理室を区画するシャッタの開閉については、例えば下記の特許文献２に開示のものが知られている。

特許文献２に開示の成形装置は、加熱部、加圧成形部、冷却部が一連に設けられたハウジングと、成形型をハウジング内に送り込み、加熱部、加圧成形部、冷却部を順次通過させる搬送手段を有する。加熱部、加圧成形部、冷却部は、熱遮蔽板によって仕切られており、各部での温度制御が可能となっている。熱遮蔽板は、成形型の搬送時以外は各部を熱遮断し、成形型の搬送時には上昇移動することで退避する。また、当該文献には、上下方向に進退自在な熱遮蔽板によって、各部の温度制御が容易となり、他の成形型および隣接する温度の異なった領域からの熱的影響を少なくすることができると記載されている。
特開平１−１５７４２５号公報 特開昭６３−１３９０１９号公報

上記先行技術に開示された、複数の処理部に成形素材を収容する成形型を順次移送しながら成形に必要な処理を施す成形装置によると、生産性高く、安定に成形体を製造することが可能である。

ここで、成形体の形状精度を高く維持するためには、各処理部における温度制御が極めて重要である。成形素材の組成、体積、形状、成形体の形状などに基づき、各処理部の温度が決定され、それらが精度よく制御される必要がある。

しかしながら、特許文献２に開示されているような熱遮蔽板を用いる場合には、その昇降のための駆動機構が必要であり、その設置スペースも必要である。また、熱遮蔽板が昇降できるように、それらの移動スペースを確保する必要がある。このため、駆動機構を配置する分、製造コストが上昇し、また、駆動機構の設置スペースおよび熱遮蔽板の移動スペースの分だけ、装置が大型化してしまうという欠点がある。

さらには、熱遮蔽板の昇降に少なくとも数秒の時間を要するので、それが成形サイクルタイム短縮の妨げとなるという問題点がある。

これに加えて、各処理室の天井部などには、熱遮蔽板を昇降するために通過させるためのスリットを設ける必要がある。スリットを形成すると、そこが外部雰囲気と通じるので、処理室の加熱効率が低下し、また、加熱速度も下がってしまう。このことは、成形サイクルタイムの短縮化にとっては不利であり、また、処理室内の温度分布の均一化を阻害する原因にもなるので問題である。

現在、小型撮像機器や光ピックアップに用いられている精密モールドレンズにおいては、必要な形状精度の基準は極めて高く、それを充足するためには、加熱、プレス、冷却などの各処理室における温度制御を従来以上に精緻に行う必要がある。さらに、こうした成形条件は、成形素材の組成、形状、体積、および得ようとする成形体の形状に基づいて選択する必要があり、それに基づいた制御を行うことが求められる。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、小型・低コスト化に有利であり、成形サイクルタイムの短縮化に有利であり、しかも、各処理室の加熱効率および均熱性を向上させるのに有利な各処理室を熱的に遮蔽可能な機構を備えた成形体製造装置および製造方法を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の成形体製造装置は、
複数の処理室と、
隣接する前段側の前記処理室と後段側の前記処理室の間を連通している連通口と、
前記連通口を熱的に遮蔽可能な遮蔽板と、
前記連通口を通して、成形型を順次に前段側の前記処理室から後段側の前記処理室に間歇的に移送すると共に、前記連通口を通して、前記遮蔽板を順次に前記連通口を封鎖可能な位置に間歇的に移送する搬送機構とを有していることを特徴としている。

本発明では、成形型の搬送機構を利用して、各処理室の間を連通している連通口を熱的に遮蔽可能な遮蔽板を搬送するようにしている。したがって、各処理室に各成形型が移送されることに同期させて、各遮蔽板を、各連通口を熱的に遮蔽可能な位置に移送させるようにすれば、シャッタ機構などを用いることなく、各処理室を熱的に遮蔽した状態を形成できる。ここで、「熱的に遮蔽」とは、もちろん熱の移動を完全に阻止するものである必要はなく、前段の処理室と後段の処理室の間の雰囲気の対流を抑制し、処理室の温度管理精度を所望の成形体の成形精度を得るべく向上させることである。

次に、隣接する前段側の前記処理室と後段側の前記処理室の間が仕切板によって仕切られている場合には、前記連通口が当該仕切板に形成される。この場合には、固定側の仕切板と移動側の遮蔽板とによって、隣接する処理室の間が熱的に遮断されることになる。すなわち、各処理室に各成形型が移送される毎に同期し、仕切板と遮蔽板が実質的に同一面を形成することにより、隣接する処理室の間が熱的に遮断される。

また、この場合においては、遮蔽板の円滑な通過を確保すると同時に、熱的な遮蔽状態を確保することができるように、前記仕切板の前記連通口の内周面と前記遮蔽板の外周面の隙間は、２ないし７mmの範囲内の値であることが望ましい。すなわち、各処理部と隣接する処理部との温度差は一般に数百度以内であるので、遮蔽板の開閉クリアランスを数ミリメートル以内にすれば、隙間を介した隣室への雰囲気ガスの移動量は、従来における開閉式シャッタでの外部空間への雰囲気ガスの移動量（下から上へガスが対流する量）に比べ相当に小さい。従って、この程度の隙間にしておけば、処理室の加熱効率、加熱速度への悪影響を実質的に無くすことができる。

次に、前記搬送機構は、搬送台と、当該搬送台に一定の間隔で形成されている成形型載置部と、前記搬送台を一定の送りピッチで間歇搬送する駆動機構とを備えた構成とすることができる。この場合には、前記遮蔽板を、各成形型載置部の間に位置するように前記搬送台に搭載すればよい。

また、前記複数の処理室は同一円周上に配列することができる。この場合には、前記成形型載置台を、各処理室に対応する角度間隔で同一円周上に配列し、前記遮蔽板を、各連通口に対応する角度間隔で同一円周上に配列し、前記搬送台として、一定の送りピッチで間歇的に回転駆動される回転テーブルを採用すればよい。

さらに、前記処理室として、成形材料が収容されている成形型を加熱するための加熱室と、加熱後の成形型にプレス力を加えて収容されている成形材料をプレス成形するための加圧室と、プレス成形後の成形型を冷却するための冷却室とを配置することができる。

次に、本発明は、成形材料を入れた複数の成形型を、加熱室、加圧室および冷却室を含む複数の処理室を経由する搬送経路に沿って搬送して、各成形型によるプレス成形動作を順次に行う成形体の製造方法において、
各処理室を経由して成形型を搬送するために、少なくとも一部の処理室の間に成形型が通過可能な連通口を形成し、
各連通口を通過可能であると共に、各連通口を熱的に遮蔽可能な複数枚の遮蔽板を用意し、
前記遮蔽板を前記成形型と共に一定の送りピッチ分だけ搬送することにより、各処理室内に各成形型を移送すると共に、各連通口を封鎖可能な位置に各遮蔽板を移送して、各処理室が熱的に遮蔽された状態を形成し、
この状態において各処理室において成形型に対して所定の処理を施し、
処理後に、各成形型および各遮蔽板を一定の送りピッチ分だけ搬送して、各成形型を次の各処理室に移送すると共に、各遮蔽板を次の各連通口を封鎖可能な位置に移送することを特徴としている。

ここで、前記成形型および前記遮蔽板を、円などの閉じループ状の前記搬送経路に沿って搬送することができる。例えば、円、楕円、矩形、または直線と曲線を組み合わせた形状とすることができる。

本発明では、遮蔽板を、成形型を搬送するための搬送機構を利用して搬送して、各処理室を連通している各連通口を熱的に遮蔽可能な位置に順次に移動させるようにしている。したがって、遮蔽板を開閉させるための機構を省略でき、その機構の設置スペースおよび遮蔽板の開閉のためのスペースも不要となる。よって、装置の小型化、低コスト化に有利である。

また、遮蔽板を開閉するためのスリットを処理室に形成する必要がないので、各処理室の気密性が高まり、温度制御が容易になると共に、加熱効率を高め、均熱性も向上する。よって、形状精度の高いプレス成形体を得ることができる。

さらには、遮蔽板の開閉時間を考慮する必要が無く、また、各処理室の加熱効率を高めることができるので、その分、成形サイクルタイムの短縮化を図ることができる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したガラス成形体製造装置の実施の形態を説明する。

（全体構成）
図１は本実施の形態に係る回転式のガラス成形体製造装置を示す概略平面構成図であり、図２はその内部構造を示すために一部を切り欠いて示す説明図である。また、図３は成形型の縦断面図である。

これらの図を参照して説明すると、ガラス成形体製造装置１は、水平に配置された円筒状のチャンバ２と、この内部において同軸状態に配置され、後述する複数の処理室を包含するケース３と、同じくチャンバ２の内部においてケース３の下側に同軸状態で水平に配置された回転テーブル（搬送台）４とを有している。ケース３は矩形断面形状をしており、略２７０度の角度範囲に亘る円環形状をしている。回転テーブル４は、モータおよび減速歯車列などから構成される公知の回転駆動機構（図示せず）によって回転軸４Ａを中心として一定の送りピッチで間歇的に回転されるようになっている。

ケース３の両端には端板５、６が取り付けられている。また、その内部には複数の処理室が形成されている。本例では、４５度の角度間隔で配置した５枚の仕切板７（７(１)〜７(５)）によって６つに区画され、処理室として、端板５の側から、第１加熱室Ｐ２、第２加熱室Ｐ３、第３加熱室Ｐ４、加圧室Ｐ５、第１徐冷室Ｐ６および第２徐冷室Ｐ７が、この順序で同一円周上に形成されている。ケース３の外部、すなわち、当該ケース３が途切れている９０度の角度間隔の部位にも処理室が形成されており、本例では、第１加熱室Ｐ２の側に成形型搬出・搬入部Ｐ１が形成され、第２徐冷室Ｐ７の側に急冷部Ｐ８が形成されている。このように、本例では、チャンバ２内において同一円周上に各処理室（Ｐ１〜Ｐ８）が配列されている。

ケース３の底面３ａに対峙している回転テーブル４の上面部分４ａには、同一円周上に一定の角度間隔、本例では４５度の角度間隔で成形型載置用の円柱状の試料台８が配列され、各試料台８の上面に成形型９が載置されるようになっている。成形型９は、円筒状の胴型９ａと、この胴型９ａに摺動可能な状態で対向配置された上型９ｂおよび下型９ｃとを備えた構成のものであり、この中において、ガラス素材Ｗを、目標とする成形体となるように、プレス成形することが可能である（図３参照）。なお、ガラス素材Ｗは所定体積、所定形状に予備成形したもので、研磨加工によって、または、溶融ガラスを滴下、又は流下するなどの方法であらかじめ作製することができる。

ケース３の底面３ａには円周方向に延びる一定幅のスリット３ｂが形成されている。このスリット３ｂの幅は、回転テーブル４に配列されている試料台８が貫通可能な寸法に設定されており、このスリット３ｂを介して、各試料台８がケース３内に挿入された状態となっている。また、ケース３の内部を仕切っている各仕切板７（１）〜７（５）および両端の端板５、６にも、スリット３ｂと同一幅の連通口７ａ、５ａおよび６ａが形成されている。各連通口７ａ、５ａ、６ａは、その下端がスリット３ｂに連続しており、その高さは、成形型９が載置された試料台８が通過可能な寸法に設定されている。したがって、回転テーブル４を回転角４５度の送りピッチで間歇的に回転すると、そこに乗っている各試料台９に載置した各成形型８は、順次に各処理室（Ｐ１〜Ｐ８）に移送させる円形の搬送経路に沿って搬送される。

ここで、本例の回転テーブル４の上面部分４ａには、連通口５ａ〜７ａを熱的に遮蔽可能な遮蔽板１０が設けられている。遮蔽板１０は、各試料台８に載置した成形型９と同一の搬送経路Ｌ（図１参照）に沿って搬送できるように、その幅および高さは、各連通口５ａ〜７ａを通過可能な寸法に設定されている。また、遮蔽板１０は、隣接する試料台８の間に位置するように４５度の角度間隔で上面部分４ａに垂直に取り付けられている。したがって、図２(ａ)に示すように、各試料台８を各処理室（Ｐ２〜Ｐ７）内における搬送方向の中央位置まで搬送すると、その搬送方向の両側に位置している遮蔽板１０が、仕切板７の連通口７ａ、あるいは端板５、６の連通口５ａ、６ａに嵌め込まれた状態を形成できる。

本例のガラス成形体製造装置１では、回転テーブル４を回転角４５度の送りピッチで間歇的に回転させ、各試料台８に載置されているガラス素材を入れてある成形型９を、各処理室（Ｐ１〜Ｐ８）に順次に移送する。各成形型９が各処理室（Ｐ１〜Ｐ８）に移送された状態では、図２(ａ)に示すように、各成形型９は各処理室の搬送方向の中心に位置決めされ、両側の遮蔽板１０によって両側の仕切板７の連通口７ａが遮蔽される。この状態で、成形型９に対して各処理室において所定の処理が施される。処理後は再び回転テーブル４を４５度回転させる。図２(ｂ)には回転の途中の状態を示してあり、回転中においては、各処理部は連通口５ａ〜７ａを介して連通された状態になる。

（各部の構成および動作）
次に、各部の構成および動作の詳細を説明する。

図４は、成形型搬出・搬入部Ｐ１を示す断面図であり、図１におけるIV−IV線で切断した部分を示すものである。この図に示すように、回転テーブル４には、４５度の角度間隔で試料台設置用の穴４ｂが形成されている。試料台８は、下端部に形成された大径のフランジ８ａと、この上面から同軸状態で延びている小径の円柱部８ｂとを備え、フランジ８ａの下面には試料台設置用の穴４ｂに差込み可能な突起８ｃが形成されている。この突起８ｃを穴４ｂに差し込むことにより、試料台８は回転テーブル４に垂直姿勢で固定されている。試料台８は、成形型９が各処理室（Ｐ１〜Ｐ８）における上下方向の中央に位置するように、その高さ寸法が設定されている。なお、試料台の有無、および、その形状は、成形型や加熱手段の形態に応じて適宜決定されるべき性質のものである。例えば、成形型９を回転テーブル４の上面部分４ａに直接載置することも可能である。

成形型搬出・搬入部Ｐ１において、１５は試料台８を持ち上げるための、ピストンロッドとして形成された昇降棒、１６、１７、１８はＯリング、１９はチャンバ２の上面部分に固定されたシール台、２０は一端がこのシール台１９に他端が図示していない真空ポンプまたは非酸化性ガス供給タンクに接続されたパイプ、２１は、シール台１９に載置されてシール台１９と共に搬出・搬入室を形成する、ピストンシリンダ装置のピストンロッド２２の下端に取り付けられた上下動可能なベルジャーである。

成形型９の搬出・搬入を行わないとき、ベルジャー２１はピストンロッド２２によって下降させられてシール台１９に載置されており、その中の搬出・搬入室２１ａにはパイプ２０を経て非酸化性ガス、例えば窒素が充填されている。回転テーブル４の回転により、試料台８に載って各処理室（Ｐ２〜Ｐ８）を循環して成形の終わった成形型９が成形型搬出・搬入部Ｐ１に到ると、昇降棒１５によって試料台８の成形型９をチャンバ内から、搬出・搬入室２１ａへ上昇させる。それによって、試料台８のフランジ８ａがＯリング１６に押し付けられ、図４において想像線で示すように、チャンバ内部と、搬出・搬入室２１ａが遮断される。この状態でピストンロッド２２によってベルジャー２１を上昇させ、ガラス成形体の入った成形型９を図示していない把持具等で取り出し、離型を行う。

次に、新たなガラス素材が既に入れられている次の成形型９を試料台８にセットする。そして、ベルジャー２１のフランジ２１ｂがＯリング１８に当るまでベルジャー２１を下降させ、それによって形成された封鎖状態の搬出・搬入室２１ａを一旦真空排気して窒素を充填する。次いで、昇降棒１５を下降させることにより、成形型９を載せた試料台８を下降させて、回転テーブル４の上面部分４ａに着座させる。

この後は、回転テーブル４を４５度回転させることにより、成形型９を載せた試料台８は第１加熱室Ｐ２に移動し、そこで停止する。この後同様に、一定時間ごとに回転テーブルが回転と停止を繰り返す。

図５は第１加熱室Ｐ２を示す断面図であり、図１のＶ−Ｖ線で切断した部分を示すものである。なお、第２加熱室Ｐ３、第３加熱室Ｐ４、第１徐冷室Ｐ６、および、第２徐冷室Ｐ７も処理温度が違うのみで、第１加熱室Ｐ２と同一構造となっている。

回転テーブル４を４５度回転すると、成形型搬出・搬入部Ｐ１に位置していた成形型９を載せた試料台８は、ケース３の端板５に形成されている連通口５ａおよび、当該ケース３の底面に形成されているスリット３ｂを通って、第１加熱室Ｐ２内に移送される。第１加熱室Ｐ２においては、そのケース３の内周側の側面３ｃおよび外周側の側面３ｄに沿って、それぞれ、ヒータ２８とリフレクター２９が配置されている。ヒータとしては、例えば、抵抗加熱ヒータ（例えばFe-Crヒータなど）を用いることができる。

本例では、試料台８を通過させるためのスリット３ｂがケース３の底面３ａに形成されているので、ケース３の内側側面全体にヒータ２８を配置することができ、従って成形型９およびその中に収容されたガラス素材Ｗを均一に加熱することができる。また、第１加熱室Ｐ２内で最も温度が低い場所である、ケース３内の底面３ａに、試料台９を通過させるためのスリット３ｂを形成したので、ケース３内の第１加熱室Ｐ２からケース外側へ逃げる熱量が少ない。従って、第１加熱室Ｐ２内の温度分布が均一になる。更に、成形型９が第１加熱室Ｐ２におけるほぼ中心に配置されているので、ヒータ２８の熱輻射を均一に受けることができる。

更に、回転テーブル４はケース３の外側空間に配置されているので、ケース３によって取り囲まれた高温雰囲気の第１加熱室Ｐ２内に配置されている場合とは異なり、回転テーブル４は高温に晒されないので熱によって変形することがない。従って、後述のプレス時に成形型９を所定のプレス位置に正確に位置決めできる。

なお、各処理室は、各々の設定温度に維持されるように温度制御される。このために、試料台８に熱電対を配し、その導線を回転テーブル４の回転軸に導いて、試料台先端部、すなわち成形型９の底部の温度測定を行ってもよい。

第１加熱室Ｐ２は例えば７５０℃程度の高温に保たれているので、成形型９およびガラス素材Ｗは急速に加熱される。成形型９およびガラス素材Ｗは第１加熱室Ｐ２で所定時間静止した後、回転テーブル４が４５度回転し、第２加熱室Ｐ３に達する。この第２加熱室Ｐ３での加熱により、成形型９とガラス素材Ｗは更に加熱され、プレス温度に近づく。次いで、第３加熱室Ｐ４で成形型８とガラス素材Ｗを更に加熱し、または、均熱化してガラス粘度を１０⁶〜１０⁹ポアズにし、加圧室Ｐ５に移す。

図６は加圧室Ｐ５を示す断面図であり、図１のVI−VI線で切断した部分を示すものである。加圧室Ｐ５は、ケース３の内側側面に設けられたヒータ２８およびリフレクター２９に加えて、回転テーブル４を下側から支えるための支持棒３０と、成形型９およびガラス素材Ｗをプレスする加圧棒３１を備えている。この支持棒３０と加圧棒３１はピストンシリンダ装置のピストンロッドとして形成されている。

第３加熱室Ｐ４から来た成形型９と試料台８が加圧室Ｐ５内で静止したら、支持棒３０を上昇させて回転テーブル４を支え、加圧棒３１を下降させて、ガラス粘度が１０⁶〜１０⁹ポアズ（例えば温度500℃程度）に保たれたガラス素材Ｗを所定圧力（30〜200kg／cm²）で所定時間（数十秒）加圧してガラス成形体を得る。その後、加圧棒３１を上昇させて圧力を解除し、支持棒３０を下降させ、成形型９と試料台８を回転テーブル４によって第１徐冷室Ｐ６に移送する。

加圧後直ちに成形型９をガラス成形体から離して分解しようとすると、ガラス成形体は成形型９に密着しているために弱い力では型離しを行うことができない。強い力で型離しを行うとガラス成形体の形状にゆがみを生じ、またガラス成形体が割れることが多い。そこで、本例では更に、第１と第２の徐冷室Ｐ６、７へ成形型９を移して少なくともガラスの転移温度より低くなる温度まで成形型９と共にガラス成形体を冷却する。例えば430℃に保たれた第１徐冷室Ｐ６を経て例えば350℃に保たれた第２徐冷室Ｐ７で１０¹³ポアズのガラス粘度に対応する温度以下までガラス成形体を冷却する。このとき、ガラスの収縮に対して上型９ｂがその自重によって追随するため、良好な形状精度が得られる。

本例では更に、冷却用のガスによる急冷機構（図示略）を設けた急冷部Ｐ８で急冷を行い、成形型搬出・搬入部Ｐ１に移し、成形型９の酸化防止のために250℃以下にして、前記した手順で成形型９と共にガラス成形体を装置外に搬出し、装置外で成形型９を分解してガラス成形体を取り出す。

以上説明した成形サイクルを繰り返すことにより、順次に、ガラス成形体を製造することができる。本例では、回転テーブル４上に略等角度間隔に８個の試料台８が配置されているので、９または１０個の成形型９を用いて連続的にこの動作を繰り返すことにより、30〜60秒に１個の割合で、極めて速い製造スピードでガラス成形体を製造することができる。このようにして得られたガラス成形体のアニール後の形状精度はニュートンリング２本以内、アスティグマ１／２本以内となるなど、十分な光学性能を呈するものとなる。

なお、本例のガラス成形体製造装置１の処理室の配置や各部分の構造は、成形素材の組成や、成形体の形状にあわせて適宜変更することができる。例えば、加熱部を４つとし、又は徐冷部を３つとするなどである。また、上記の成形工程の生産効率を更に上げる為、上記の加熱室、加圧室、冷却室をそれぞれ複数連設し、異なる温度条件、異なる加圧条件を要する複数種類の成形を同時に行っても良い。さらに、ガラス成形体の製造スピードを更に速くするために、各処理室の中で成形型を複数個ずつ同時に処理できるように、複数の試料台を回転テーブル上に配列してもよい。

次に、本例では、図２を参照して説明したように、連通口５ａ〜７ａを、回転テーブル４によって搬送される遮蔽板１０を用いて熱的に遮蔽して、各処理室を、それぞれ異なった温度に維持すると共に、かつ各処理室の中での均熱化を図っている。本例では、各処理室を仕切板７あるいは端板５、６で仕切り、それらに形成されている連通口７ａ、５ａ、６ａを遮蔽板１０によって封鎖することにより、各処理室を熱的に遮断している。遮蔽板１０の外周面と、各連通口５ａ〜７ａの内周面との間の隙間は、２〜７mmとすることができる。部材の熱変形などで、すれ違い時に接触を生じないこと、及び、各処理室の温度制御と均熱化が阻害されないことを考慮して、当該隙間寸法が決定される。

また、各連通口５ａ〜７ａの開口寸法は、成形型９（および、必要に応じて、成形型９を支承する試料台８の一部）の鉛直面上への投影寸法をもとに決定される。開口が大きすぎると、回転移動の際に、雰囲気の移動量が大きくなり、各処理室の温度制御の精度が下がりやすいからである。

さらに、遮蔽板の素材としては、耐熱材料であって、熱容量が小さく、また輻射熱を拡散するものであることが好ましく、例えば、白色セラミック板（ＢＮ製など）が好適である。

なお、本例では、回転テーブル４に形成した移動側の各遮蔽板１０と、ケース３の側に形成した固定側の仕切板７、端板５、６とによって、各処理室を熱的に遮断している。この代わりに、ケース３の側の仕切板７、端板５、６を省略し、ケース３の内周面形状に対応する大きさの遮蔽板を回転テーブル４に形成し、当該移動側の遮蔽板のみによって、各処理室を熱的に遮断するようにしてもよい。

次に、上記の例では、回転テーブル４を用いて成形型９を円形の搬送経路に沿って搬送して各処理を施す構成の製造装置に関するものである。成形型９の搬送経路としては直線状の搬送経路を採用することもできる。この場合において、直線状に配列されている各処理室を仕切っている仕切板に形成した連通口を、成形型と共に搬送する遮蔽板によって熱的に遮蔽した状態を形成すればよい。また、仕切板を省略して、移動側の遮蔽板のみによって各処理室を熱的に遮断するようにしてもよい。

上記のガラス成形体製造装置１を用いて、外径１０mmの両凸レンズを製造した。装置内はあらかじめガス置換して窒素雰囲気とした。ガラス素材として硼珪酸塩系ガラス（Ｔｇ520℃、Ｔｓ560℃）を用い、これを溶融状態で滴下、成形した両凸曲面形状のプリフォームをガラス素材Ｗとして用いた。このプリフォームＷの表面には、炭化水素の熱分解により炭素膜を形成した。成形型９は、炭化珪素製の上型９ｂ、下型９ｃ、胴型９ａからなり、その成形面は精密加工され、炭素を原料とするスパッタ法により離型膜が施された。

各処理室（Ｐ２〜Ｐ７）の境界には、ケース３に固定した仕切板７設けられ、仕切板７には成形型９の通過を許容するための連通口７ａ（幅が４０mmで、高さが１４５mm）が設けられている。回転テーブル４には、各処理室の数に対応した数の遮蔽板１０が固定され、上記連通口７ａとの隙間を４mmとした。遮蔽板１０の材質はＢＮ（チッ化硼素）とした。各処理室の温度条件、プレス条件などは下記の通りとした。

第１加熱室 850℃
第２加熱室 800℃
第３加熱室 650℃
加圧室 620℃、加圧力 100kg／cm²
第１徐令室 400℃、冷却速度 80℃／分（平均値）
第２徐令室 250℃、冷却速度 80℃／分（平均値）
急冷部 ガス流量 80リットル／分、冷却速度 320℃／分（平均値）
サイクルタイム 40秒
また、供給から取り出しまでの操作は、上記実施の形態に示す通りとした。

試料台８に取り付けた温度センサーによれば、２分でガラス素材を収容した成形型９をプレス温度まで昇温することができた。40秒のサイクルタイムでガラス成形体を2000個製造したが、肉厚精度、形状精度に問題はなく、歩留りも良好であった。

本発明を適用したガラス成形体製造装置を示す概略平面構成図である。 図１の装置の内部構成を示す説明図であり、(ａ)は各処理室が熱的に遮断された状態を示し、(ｂ)は成形体の移送途中の状態を示す。 図１の装置によって移送される成形型を示す断面図である。 図１の装置における成形型搬出・搬入部を示す断面図であり、図１におけるIV−IV線で切断した部分を示すものである。 図１の装置における第１加熱室を示す断面図であり、図１のＶ−Ｖ線で切断した部分を示すものである。 図１の装置における加圧室を示す断面図であり、図１のVI−VI線で切断した部分を示すものである。

符号の説明

１ ガラス成形体製造装置、２ チャンバ、３ ケース、３ａ 底面、３ｂ スリット、４ 回転テーブル、４ａ 上面部分、５，６ 端板、７ 仕切板、５ａ〜７ａ 連通口、８ 試料台、９ 成形型、１０ 遮蔽板、Ｐ１ 成形型搬出・搬入部、Ｐ２ 第１加熱室、Ｐ３ 第２加熱室、Ｐ４ 第３加熱室、Ｐ５ 加圧室、Ｐ６ 第１徐冷室、Ｐ７ 第２徐冷室、Ｐ８ 急冷部、Ｗ ガラス素材

Claims (8)

1. 複数の処理室と、
   隣接する前段側の前記処理室と後段側の前記処理室の間を連通している連通口と、
   前記連通口を熱的に遮断可能な遮蔽板と、
   前記連通口を通して、成形型を順次に前段側の前記処理室から後段側の前記処理室に間歇的に移送すると共に、前記連通口を通して、前記遮蔽板を順次に前記連通口を封鎖可能な位置に間歇的に移送する搬送機構と
   を有していることを特徴とする成形体製造装置。
2. 請求項１において、
   隣接する前段側の前記処理室と後段側の前記処理室の間を仕切っている仕切板を有し、
   前記連通口は前記仕切板に形成されており、
   前記仕切板と前記遮蔽板によって、隣接する前記処理室の間が熱的に遮断されることを特徴とする成形体製造装置。
3. 請求項２において、
   前記仕切板の前記連通口の内周面と前記遮蔽板の外周面の隙間は、２ないし７mmの範囲内の値であることを特徴とする成形体製造装置。
4. 請求項１、２または３において、
   前記搬送機構は、搬送台と、当該搬送台に一定の間隔で形成されている成形型載置部と、前記搬送台を一定の送りピッチで間歇搬送する駆動機構とを備えており、
   前記遮蔽板は、各成形型載置部の間に位置するように前記搬送台に搭載されていることを特徴とする成形体製造装置。
5. 請求項４において、
   前記複数の処理室は同一円周上に配列されており、
   前記成形型載置台は、各処理室に対応する角度間隔で同一円周上に配列されており、
   前記遮蔽板は、各連通口に対応する角度間隔で同一円周上に配列されており、
   前記搬送台は、一定の送りピッチで間歇的に回転駆動される回転テーブルであることを特徴とする成形体製造装置。
6. 請求項５において、
   前記処理室として、成形材料が収容されている成形型を加熱するための加熱室と、加熱後の成形型にプレス力を加えて収容されている成形材料をプレス成形するための加圧室と、プレス成形後の成形型を冷却するための冷却室とを備えていることを特徴とする成形体製造装置。
7. 成形材料を入れた複数の成形型を、加熱室、加圧室および冷却室を含む複数の処理室を経由する搬送経路に沿って搬送して、各成形型に対するプレス成形処理を順次に行う成形体の製造方法において、
   各処理室を経由して成形型を搬送するために、少なくとも一部の処理室の間に成形型が通過可能な連通口を形成し、
   各連通口を通過可能であると共に、各連通口を熱的に遮蔽可能な複数枚の遮蔽板を用意し、
   前記遮蔽板を前記成形型と共に一定の送りピッチ分だけ搬送することにより、各処理室内に各成形型を移送すると共に、各連通口を封鎖可能な位置に各遮蔽板を移送して、各処理室が熱的に遮蔽された状態を形成し、
   この状態において各処理室において成形型に対して所定の処理を施し、
   処理後に、各成形型および各遮蔽板を一定の送りピッチ分だけ搬送して、各成形型を次の各処理室に移送すると共に、各遮蔽板を次の各連通口を封鎖可能な位置に移送することを特徴とする成形体の製造方法。
8. 請求項７において、
   前記成形型および前記遮蔽板を、円などの閉じループ状の前記搬送経路に沿って搬送することを特徴とする成形体の製造方法。

Images