JP4538099B2 - モールドプレス成形装置、及び成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、精密加工された成形型によってガラスなどの成形素材をプレス成形し、光学素子（例えば、ガラスレンズ）などの成形体を製造するモールドプレス成形装置、及びこのモールドプレス成形装置を用いた成形体の製造方法に関する。

近年、成形面を所定の表面精度に加工した成形型内に光学用のガラス素材を収容して、加熱下でプレス成形して成形面を転写することにより、成形後の転写面について研削や研磨などの後加工を必要としない、高精度の光学機能面を有するガラスレンズなどの光学素子を製造する方法が知られている。

例えば、特許文献１には、加熱室、プレス室、冷却室などの処理室が円周方向に並べて配置され、これらの処理室の中を、成形素材を入れた成形型が順次移送されるガラス成形体の製造装置が開示されている。
この製造装置にあっては、各処理室が炉体の中でケースによって取り囲まれて形成されているとともに、中央の回転軸回りに間歇的に回転駆動可能に設けられた回転テーブルに試料台が据え付けられており、この試料台に載置された成形型を、回転テーブルの回転駆動に伴って各処理室を循環させることで、ガラス成形体を連続的に成形することができる。

また、特許文献２には、加熱部、成形部、冷却部を一連の循環ルートに配置し、ここに、複数の成形用型を順次、移送して、成形型に装填した成形用素材から光学素子を製造する装置であって、成形用素材と成形用型とを、加熱部において同時に並行移送し、プレス圧力を加える前に、成形用素材を成形用型の中に移し替える装置が開示されている。

また、特許文献３には、胴型と一対の押圧型を有する成型用型を一つのブロックとして、予備加熱ステージ、プレスステージ、冷却ステージの各ステージに搬送し、光学素子を成形する光学素子成形装置が開示されている。

特公平７−２９７７９号公報 特開平６−１８３７５３号公報 特開２００１−５８８３７号公報

ところで、特許文献１の装置では、各処理室の温度管理を独立に、かつ、精緻に制御することが可能であり、成形型の移送に伴う温度変動が生じないようにすることができ、また、これに加えて、移送時の振動により成形型内での成形素材の位置ずれが生じてしまうと、成形される光学素子が偏肉し、形状不良となるだけでなく、偏肉に起因するプレス荷重印加の不均一によって、光学機能面の面精度が劣化してしまうが、特許文献１の装置によれば、成形型に振動を及ぼすことなく回転テーブルによって成形型をスムーズに移送することができる。
このように、特許文献１の装置は、高精度の光学機能面を有する光学素子を製造する上で、非常に優れた機能を備えている。

しかしながら、本発明者が鋭意検討を重ねたところ、特許文献１の装置において、複数の成形型を同一の処理室内で同時に処理して、生産性を向上させようとした場合には、それぞれの成形型を載置させる試料台の配列位置や、成形型及び試料台の個体差などに起因して、成形型間に温度差が生じてしまうことがあることが見出された。そして、このような温度差は、従来は問題視されることなく見落とされてきたが、本発明者の鋭意検討の結果、光学素子に要求される精度がますます厳しくなってきているという近年の状況において、成形型間に生じる温度差は、高精度の成形に悪影響を及ぼしてしまうという知見を得るに至った。

すなわち、成形型ごとの成形条件（加熱温度）が異なってしまうと、それぞれの成形型に同じ硝材の成形素材を収容して、同一の光学素子を成形しようとしても、要求される精度が高まるにつれて、一定の品質を備えた光学素子を安定して量産することができなくなってしまう。特に、低分散高屈折率の硝材で光学素子を成形する場合には、プレス温度の許容範囲が最大で５℃程度とかなり狭い。
このため、高精度の成形を安定に行うためには、成形型間の温度差が生じないようにする対策が必要になってくる。

一方、特許文献２では、レール上に配列された複数のパレットに成形型が載置され、このパレットを押し出しシリンダー、引き出しシリンダーによって、各工程に順次移送し、プレス部にてパレット上の成形型を押圧しているが、特許文献２の装置にあっては、工程ごとに区画された独立の処理室を有しておらず、しかも隣接したパレット同士がと接触しつつ、順次押し出されるため、各成形型の精緻な温度管理を行うことができない。

また、特許文献３では、予熱ステージでの光学素子材料の粘性、変形量に応じて、プレスステージでの圧力、温度、待機時間などを制御することで、安定な光学性能を得ることができるとしているが、特許文献３の装置にあっては、ステージごとに、各ステージが備えるプレスヘッドの当接、解除を繰り返すため、このときに成形型に与える振動が無視できないものとなる。さらに、プレスヘッドとの接触面積の変化によって、成形型の温度が変動するという問題も避けられない。

デジタルカメラなどの撮像機器や、光ピックアップ、携帯端末用小型撮像機器などに用いられる光学素子は、その光学的要求性能が極めて高く、今後、さらなる高性能化が求められてくると思われる。このため、このような光学素子を精密モールドプレスにより高精度に安定して成形するには、成形プロセスの各処理工程における温度管理、特に成形素材を収容する成形型の温度管理を精緻に行う必要がある。

本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、光学素子をモールド成形する各処理工程における成形型の温度管理を的確に行える構成とすることよって、高精度の光学素子などの成形体を安定して製造することができるモールドプレス成形装置、及び成形体の製造方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するため本発明のモールドプレス成形装置は、成形素材が収容された成形型を移送しつつ、順次、加熱、プレス、冷却を含む処理を施して、成形素材をプレス成形するモールドプレス成形装置であって、前記加熱、プレス、冷却を含む処理がそれぞれ行われる複数の処理室と、前記成形型を支持する支持台と、前記支持台を前記各処理室に順次移動させる移動手段とを備え、前記各処理室のうち少なくとも一つが、前記成形型を加熱する加熱手段を有して温度制御されているとともに、前記加熱手段から発せられた熱エネルギーを遮蔽する遮蔽部材を、前記加熱手段と、前記成形型及び／又は前記支持台の少なくとも一部との間に介在させ、かつ、前記遮蔽部材による遮蔽範囲を調整可能とした構成としてある。

このような構成とすることにより、加熱手段の出力の調整によらずに、成形型の温度を精緻に調整することができる。また、成形型の温度調整は、成形型ごとに、遮蔽部材によって遮蔽する範囲を調整することによりなされるため、複数の成形型に対して、それぞれの成形型を適切な温度に調整することが可能となる。

また、本発明のモールドプレス成形装置は、前記処理室の一つに対し、前記成形型を同時に複数ずつ移送し得る複数の前記支持台を、前記各成形型のそれぞれに対応して備え、前記各成形型及び／又は前記各支持台のそれぞれに対して独立に、前記遮蔽部材による遮蔽範囲を調整可能とした構成とすることができる。
このような構成とすれば、処理室内における成形型の配列位置などによって生じ得る成形型間の温度差を解消することができ、複数の成形型に対して、例えば全てを同一の温度条件とするなど、所望の温度条件でプレス成形を行うことが可能となる。

また、本発明のモールドプレス成形装置は、前記遮熱部材が、固定部と可動部と備え、前記可動部は、前記固定部に対して等間隔で移動可能に設けられている構成とすることができる。
このような構成とすれば、遮蔽部材による遮蔽範囲の調整を正確、かつ、容易に行うことができる。

また、本発明の成形体の製造方法は、成形素材を収容した成形型を支持台に支持して移送しつつ、加熱手段により前記成形型を加熱する加熱処理と、加熱によって軟化した前記成形素材を押圧するプレス処理と、前記成形型を冷却する冷却処理とを含む処理を順次施す成形体の製造方法において、前記加熱手段と、前記成形型及び／又は前記支持台の少なくとも一部との間に、前記加熱手段から発せられた熱エネルギーを遮蔽する遮蔽部材を介在させ、この遮蔽部材による遮蔽範囲を調整することによって、前記成形型の温度を調整する方法としてある。

このような方法とすることにより、複数の成形型に対して、成形型ごとに、遮蔽部材によって遮蔽する範囲を調整して、それぞれの成形型を適切な温度に調整することが可能となり、高精度の成形を安定して行うことができる。

また、本発明の成形体の製造方法は、複数の前記支持台のそれぞれに前記成形型を支持させた状態で、前記各成形型に対して同一工程における処理を同時に施し、かつ、前記各成形型及び／又は前記各支持台のそれぞれに対して独立に、前記遮蔽部材による遮蔽範囲を調整することによって、前記各成形型の温度を調整する方法とすることができる。

このような方法とすれば、処理室内における成形型の配列位置などによって生じ得る成形型間の温度差を解消して、複数の成形型に対して所望の温度条件でプレス成形を行うことが可能となるため、複数の成形型を同一の処理室内で同時に処理して、生産性を向上させつつも、高精度の成形を安定して行うことができる。そして、このような高精度の成形を安定して行うには、前記加熱手段により加熱される前記各成形型の温度差を予め測定しておき、その測定結果に基づいて、前記遮蔽部材による遮蔽範囲を調整することができ、相対的に温度が高くなる成形型については、前記遮蔽部材による遮蔽範囲を大きくし、相対的に温度が低くなる成形型については、前記遮蔽部材による遮蔽範囲を小さくすればよい。

また、本発明の成形体の製造方法は、前記加熱手段と、前記支持台の少なくとも一部との間に、前記遮蔽部材を介在させることによって、前記支持台が受ける熱エネルギーを抑制し、これに伴って当該支持台が支持する成形型の温度を低下させる方法とすることができる。
このような構成とすれば、成形型の温度低下の割合を小さくした間接的な温度調整が可能となり、成形型の温度の微調整が可能となる。

以上のように、本発明によれば、加熱手段の出力の調整によらなくても、成形型の温度を調整することができ、このときの成形型の温度調整は、成形型ごとに、遮蔽部材によって遮蔽する範囲を調整することによりなされるため、それぞれの成形型を適切な温度に調整することが可能となる。
したがって、複数の成形型に対して、成形型ごとに、遮蔽部材によって遮蔽する範囲を調整して、それぞれの成形型を適切な温度に調整することで、高精度の成形を安定して行うことができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
ここで、図１は、本発明に係るモールドプレス成形装置（以下、単に「成形装置」という）の一実施形態を示す概略平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ断面に相当する装置内部の説明図である。また、図３は、図２のＢ−Ｂ断面に相当する装置内部の説明図であり、図中矢印で成形型Ｍの移送方向を示している。

本実施形態における成形装置は、成形型Ｍを移送しながら、順次、加熱処理、プレス処理、冷却処理を施すことによって、成形型Ｍに収容された成形素材Ｐをプレス成形し、所望の形状に成形された光学素子などの成形体を得るためのものであり、成形型Ｍを支持して移送する支持台３を備えている。

成形型Ｍとしては、例えば、互いに対向する成形面が形成された一対の上型１０及び下型２０と、上型１０及び下型２０の水平方向の相互位置を規制する胴型３０とを備え、下型２０と、下型２０に対して相対的に近接、離間するように胴型３０により摺動ガイドされる上型１０との間で、成形素材Ｐをプレス成形するようにしたものを挙げることができる。

図１に示す成形装置は、成形型Ｍを移送する支持台３の移動手段として、図中矢印方向に回転する回転駆動手段に連結された回転テーブル２を採用した、回転移送式の成形装置であって、チャンバ１によって包囲され、周方向に沿ってほぼ等間隔に並べて配置された、取出・挿入室Ｐ１と、処理室Ｐ２〜Ｐ８とを備えている。

なお、支持台３の移動手段は、直線動作を主とする公知の駆動手段に連結して構成することもでき、その具体的な構成は特に限定されない。また、取出・挿入室Ｐ１、処理室Ｐ２〜Ｐ８の配置も図示する例には限定されず、支持台３の移動手段の構成に応じて種々変更することができる。

取出・挿入室Ｐ１では、処理室Ｐ２〜Ｐ８の設定環境を損なわないようにして、成形を終えた成形型Ｍの取り出し作業と、新たに成形に供される成形素材を収容した成形型Ｍの挿入作業とが行われる。

また、図示する例において、Ｐ２は第一加熱室、Ｐ３は第二加熱室、Ｐ４は第三加熱室（又は均熱室）であり、これらは総称して加熱部ともいう。Ｐ５はプレス室であり、加熱部での加熱処理によってプレス成形に適した温度とされた成形型Ｍに対し、プレス手段によりプレス荷重を印加するプレス処理が行われる。Ｐ６は第一徐冷室、Ｐ７は第二徐冷室、Ｐ８は急冷室であり、これらは総称して冷却部ともいい、プレス荷重が印加された後の成形型Ｍの冷却処理が行われる。
これらの処理室Ｐ２〜Ｐ８は、それぞれの処理に適した温度にそれぞれ独立に温度制御されるとともに、各処理室内の温度を所定温度に保つために、シャッターＳ１〜Ｓ６によって区画されている。

なお、本実施形態では、成形素材Ｐの組成や、得ようとする光学素子などの成形体の形状にあわせて、加熱、プレス、冷却の各処理を最適化するために、例えば、加熱室を四つにしたり、プレス室を二つにしたり、徐冷室を三つにしたりしてもよい。また、生産効率を向上させるために、同数の加熱室、プレス室、徐冷室を並設し、異なる温度条件、異なる加圧条件を要する複数種類のプレス成形を同時並行的に行うようにしてもよい。

本実施形態において、第一加熱室Ｐ２は、ケース７によって周囲が取り囲まれており、このケース７は、図示しない適当な手段によってチャンバ１に固定されている。また、ケース７の底壁７ａには、成形型Ｍを移送する際の支持台３の移動通路となる周方向に延びるスリット７ｂが形成されており、このスリット７ｂを通って、その下側から第１加熱室Ｐ２内に、支持台３が入り込むようになっている（図２参照）。

このようなケース７の内側側面には、成形型Ｍの移送路に面して加熱手段８が設置されているが、加熱手段８の具体的な構成は特に限定されず、例えば、抵抗加熱によるヒータ、高周波誘導コイルなどを用いることができる。
加熱手段８として、抵抗加熱によるヒータを用いる場合には、帯状の抵抗加熱発熱体を、ケース７の内側側面に沿って上下方向に数回蛇行した状態で、対向する側面に互いにほぼ対称に取り付けるのが好ましく、このとき、ケース７内には、加熱手段８から発せられた熱エネルギーを反射して、その熱エネルギーを効率よく成形型Ｍに与えることができるように、ケース７の内面を覆うリフレクタ９を配設しておくのが好ましい。

本実施形態において、第二加熱室Ｐ３、第三加熱室Ｐ４、第一徐冷室Ｐ６、第二徐冷室Ｐ７は、設定温度が異なるだけで、第一加熱室Ｐ２と同様の構造とすることができる。また、プレス室Ｐ５も、プレス手段を備えている以外は、第一加熱室Ｐ２と同様の構造とすることができる。
これらの処理室は、各々の設定温度に維持されるように、加熱手段８の出力を調整して温度制御されるが、支持台３の先端に熱電対を配し、その導線を回転テーブル２の回転軸に導いて、支持台３の先端部、すなわち、成形型Ｍの底部の温度を測定し、その測定結果に基づいて加熱手段１８の出力を制御することができる。
なお、急冷室Ｐ８には、冷却ガスによる急冷機構を設けておき、成形素材Ｐをプレス成形することによって所望の形状とされた成形体が、大気開放に支障のない温度となるまで成形型Ｍを冷却するようにしておくのが好ましい。

取出・挿入室Ｐ１から装置内に挿入された成形型Ｍは、回転テーブル２に取り付けられた支持台３に支持され、成形素材（又は成形体）を収容した状態で、常時非酸化性ガスの雰囲気（不活性ガス雰囲気）下に環境設定された処理室Ｐ２〜Ｐ８に順次移送される。
回転テーブル２は、図示しない回転軸と、インデックスマシンを備えた制御手段とを中央に備えており、回転テーブル２が、一定時間ごとに回転と停止を繰り返して、所定の回転角度分だけ間歇的に回転することによって、支持台３（成形型Ｍ）が、隣設する処理室間を移動する。そして、このときの一定時間、すなわち、回転テーブル２の間歇的な回転により支持台３が移動を開始してから、次の移動が開始されるまでの時間が、成形サイクルタイムとなる。

図示する例において、成形型Ｍを移送する支持台３は、鉛直方向に起立した円筒形状の起立部３ｂと、起立部３ｂの上端側に設けられた成形型支持部３ａとを備えて構成されており、共通の基台３ｃに固定された四つの支持台３が、回転テーブル２の外周側に形成された穴２ａに基台３ｃを嵌合させることによって、回転テーブル２に取り付けられている。
このように、本実施形態にあっては、支持台３は、複数（図示する例では四つ）の支持台３が、加熱処理、プレス処理、冷却処理の各処理が行われるそれぞれの処理室を、ひとまとまりで移動できるように設けるのが好ましい。これにより、各処理室に、成形型Ｍを同時に複数ずつ移送し、一つの処理室内に複数の成形型Ｍを配列させて同時に同じ処理を施すことが可能となり、生産効率を向上させることができる。
ここで、図４は、共通の基台３ｃに四つの支持台３を固定した状態を示す説明図であり、図中矢印で成形型Ｍの移送方向を示している。また、図５は、基台３ｃに固定された一つの支持台３に着目した概略斜視図である。

また、支持台３の周囲には、所定の空隙を隔てて支持台３の起立部３ｂを囲繞して、加熱手段８から発せられた熱エネルギーを遮蔽する遮蔽部材５が設けられており、加熱手段８と支持台３との間に遮蔽部材５を介在させることで、加熱手段８から受ける熱エネルギーを抑制して、加熱手段８によって支持台３が直接加熱されるのを部分的に遮っている。

遮蔽部材５は、例えば、ステンレスなどの金属材料からなり、固定部５ａと、この固定部５ａに対して相対移動が可能な可動部５ｂと、固定部５ａに可動部５ｂを係止する係止部材５ｃとを備えて構成することができる。
なお、高周波誘導加熱による加熱手段８を用いた場合は、高周波シールド性を備えた材料を用いて遮蔽部材５を構成することができる。

図示する例において、固定部５ａは、支持台３の起立部３ｂを挟んで対向配置された２枚の平板からなっており、その下端が基台３ｃに形成された溝３ｄに係合保持され、起立部３ｂと平行に立設されている。一方、可動部５ｂは、支持台３の起立部３ｂの全周を覆うように、断面がほぼ矩形を呈する角筒状に形成されている。

また、固定部５ａには、ほぼ等ピッチ（例えば、１ｍｍピッチ）で複数の透孔５ｅが鉛直方向に列設されているとともに、可動部５ｂには、固定部５ａに列設された透孔５ｅと、同列で重なる位置に透孔５ｄが設けられている。これにより、遮蔽部材５は、可動部５ｂの透孔５ｅを、固定部５ａの何れかの透孔５ｅと重ねて係止部材（ピン）５ｃを挿入することによって、固定部５ａに可動部５ｂが係止される構成となっており、可動部５ｂは、固定部５ａの上端側と重なりつつ、固定部５ａに対する相対位置が適宜調整されて固定部５ａに係止されている。

このように、固定部５ａに対する可動部１５の位置を調整することで、加熱手段８から発せられた熱エネルギーが、遮蔽部材５によって遮蔽される範囲を正確、かつ、容易に調整することができる。そして、このような遮蔽範囲を調整可能とした遮蔽部材５を、加熱手段８と支持台３との間に介在させることにより、支持台３が直接加熱されるのを部分的に遮るだけでなく、加熱手段８によって直接に加熱されない範囲を調整することができる。

加熱手段８によって直接的に加熱されない部分は、他の部分に比べて相対的に温度が低くなるため、高温部から低温部への熱伝導が生じるが、このとき生じる熱伝導は、成形型Ｍと支持台３（支持部３ａ）との接触界面における熱平衡を維持するために、成形型Ｍから支持台３への熱伝導を伴うことになる。よって、加熱手段８によって支持台３が直接的に加熱されない部分があると、その結果として、支持台３が成形型Ｍから熱を奪い、成形型Ｍの温度を下げることになる。

このとき、加熱手段８によって支持台３が直接に加熱されない部分が小さければ、この部分に移動してくる熱は少なく、成形型Ｍから支持台３に向かう熱伝導の割合も小さくなる。逆に、直接に加熱されない部分が大きくなれば、この部分に移動してくる熱は多くなり、成形型Ｍから支持台３に向かう熱伝導の割合も大きくなる。
したがって、支持台３に対する遮蔽部材５による遮蔽範囲を調整することによって、成形型Ｍの温度を間接的に調整することが可能となる。

このように、本実施形態によれば、加熱手段１８からの熱エネルギーを遮蔽する遮蔽部材５を介在させることにより、加熱手段１８の出力の調整によらずに、成形型Ｍの温度を調整することができる。
また、支持台３に対する遮蔽範囲を調整して、成形型Ｍの温度を間接的に調整するようにすれば、成形型Ｍと加熱手段８との間に遮蔽部材５を介在させて、成形型Ｍの温度を直接調整した場合に比べて、成形型Ｍの温度低下の割合が小さく、成形型Ｍの温度の微調整が可能となる。
なお、後述するように、本実施形態は、成形型Ｍと加熱手段８との間に遮蔽部材８を介在させて、成形型Ｍの温度を直接調整する実施態様を排除するものではなく、いずれを選択するかは、調整すべき温度幅などに応じて任意に決めることができる。

また、本実施形態において、成形型Ｍの温度調整は、成形型Ｍを支持する支持台３ごとに、遮蔽部材５によって遮蔽する範囲を調整することにより実現されるため、複数の支持台３に個々に支持された複数の成形型Ｍに対して、それぞれの成形型Ｍを適切な温度に調整することが可能である。

したがって、前述したように、生産効率を向上させるために、各処理室に、成形型Ｍを同時に複数ずつ移送し、一つの処理室内に複数の成形型Ｍを配列させて同時に同じ処理を施すようにした場合には、処理室内における成形型Ｍの配列位置などによって、成形型間の温度差が生じることがあるが、本実施形態によれば、このような温度差を解消することもできる。

具体的には、図４に示すように、一つの処理室内に複数の成形型Ｍを配列させた場合に、遮蔽部材５の可動部５ｂを鉛直方向に移動させて、可動部５ｂの上端から支持台３の起立部３ｂの上端までの長さｔを、それぞれの支持台３について異ならせることにより、それぞれの支持台３に支持されている成形型Ｍの温度を個別に調整して、成形型間の温度差を解消することができる。

すなわち、長さｔを長くすれば、遮熱部材５による遮蔽範囲が小さくなり、加熱手段８によって直接に加熱される部分が増加し、逆に、長さｔを短くすれば、遮熱部材５による遮蔽範囲が大きくなって、加熱手段８によって直接に加熱される部分が減少する。そして、長さｔを長くした場合と、長さｔを短くした場合とを比較すると、同条件で加熱しても長さｔが短い方が成形型Ｍの温度低下の割合が大きくなる。

したがって、遮蔽部材５を設けない状態で、又は、遮蔽部材５の可動部５ｂの上端から支持台３の上端までの長さｔを同一に設定し、加熱手段８によって加熱される成形型Ｍの温度のばらつき（温度差）を予め測定しておき、その測定結果に基づいて、温度が低い方にばらつく成形型Ｍについては、長さｔを長くして成形型Ｍの温度低下を抑えるとともに、温度が高い方にばらつく成形型Ｍについては、長さｔを短くすることにより成形型Ｍの温度低下を相対的に大きくすることで、成形型間の温度差を解消することができる。これによって、複数の成形型Ｍに対して同一の温度条件でプレス成形を行うことが可能となる。

なお、本実施形態は、一つの処理室内に複数の成形型Ｍを配列させてプレス成形を行う場合に限らず、一つの処理室に成形型Ｍを一つずつ移送してプレス成形を行う場合にも適用できるのは言うまでもない。
例えば、加熱手段８の出力が同じであるにもかかわらず、成形型Ｍや、支持台３の個体差によって、個々の成形型Ｍの温度にばらつきが生じてしまうような場合であっても、個々の成形型Ｍを適切な温度に調整して、同一の温度条件でプレス成形が行えるようにすることができる。さらに、異なる温度条件を要する複数種類のプレス成形を連続して行うようにした場合にも、それぞれに対して最適な温度条件でプレス成形を行うことが可能である。

次に、具体的な実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。

図４に示すように、同一の設計寸法で形成された四つの支持台３を共通の基台３ｃに固定し、それぞれに同一の設計寸法で形成された成形型Ｍ１〜Ｍ４を支持させて、前述した成型装置における処理室Ｐ２〜Ｐ８に順次移送してプレス成形を行った。
このとき、各支持台３に対応させて設けた遮蔽部材５も同一の設計寸法で形成し、全ての遮蔽部材５について、可動部５ｂの上端から支持台３の上端までの長さｔを５０ｍｍに設定した。

プレス室Ｐ５にてプレス処理が行われた直後に、支持台３の先端に配された熱電対６により成形型Ｍ１〜Ｍ４の底部の温度を測定したところ、移送方向先頭の成形型Ｍ１の温度は５７８℃、二番目の成形型Ｍ２の温度は５９３℃、三番目の成形型Ｍ３の温度は５９７℃、四番目の成形型Ｍ４の温度は５８３℃であった。このときの測定結果を図６に示す。
このように、移送方向先頭の成形型Ｍ１と、四番目の成形型Ｍ４の温度は、これらの内側に位置する成形型Ｍ２，Ｍ３の温度よりも低く、最も温度が低い成形型Ｍ１と、最も温度が高い成形型Ｍ３との温度差は２０℃であった。

次いで、全ての遮蔽部材５について、可動部５ｂの上端から支持台３の上端までの長さｔを１０ｍｍずつ短くして、４０〜１０ｍｍの範囲で長さｔの設定を変更した以外は同一の成形条件でプレス成形を行い、プレス処理直後の成形型Ｍ１〜Ｍ４の温度を測定した。このときの測定結果を図６に併せて示す。

図６に示すように、長さｔと成形型Ｍ１〜Ｍ４の温度には、一定の相関関係が認められ、長さｔを短くすると比例的に成形型Ｍ１〜Ｍ４の温度が下がることが確認された。
このとき、長さｔを１０mmに設定したときの成形型Ｍ１〜Ｍ４の温度は、成形型Ｍ１では５４９℃、成形型Ｍ２では５６０℃、成形型Ｍ３では５６１℃、成形型Ｍ４では５５４℃であり、長さｔを５０mmに設定したときと比較すると、４０mmの高低差により２８℃〜３６℃の温度差が生じていることが確認された。換言すれば、長さｔを４０mmの範囲で変更することにより、成形型Ｍ１〜Ｍ４の温度を３０℃前後調整できることが判った。

したがって、本実施例によれば、成形型Ｍ１〜Ｍ４のそれぞれについて、長さｔが、成形型Ｍ１については５０ｍｍ、成形型Ｍ２については３０ｍｍ、成形型Ｍ３については３０ｍｍ、成形型Ｍ４については５０ｍｍとなるように個別に設定することで、成形型Ｍ１の温度を５７８℃、成形型Ｍ２の温度を５８２℃、成形型Ｍ３の温度を５８３℃、成形型Ｍ４の温度を５８３℃として、成形型Ｍ１〜Ｍ４の温度差を５℃以内とほぼ均一に調整することが可能となり、これによって成形型Ｍ１〜Ｍ４の温度ばらつきを解消することができる。

また、図６に示す測定結果から、長さｔの１mmあたりの温度変化量を成形型Ｍ１〜Ｍ４のそれぞれについて求めると、表１のようになる。

これにより、成形型Ｍ１〜Ｍ４や、これらが支持される支持台３に固体差があるものの、長さｔの１mmあたりの変化量は０．７３〜０．９０℃であることが判った。
したがって、本実施例の場合、長さｔ（すなわち、遮熱部材５による遮熱範囲）を１mm間隔で調整することで、成形型Ｍ１〜Ｍ４の温度を０．７３〜０．９℃の範囲で調整でき、長さｔを細かく調整することで、成形型Ｍ１〜Ｍ４のそれぞれの温度について、精緻に調整できることが確認できた。

次に、四つの支持台３を共通の基台３ｃに固定した、上記したのと同じ一組の支持台セットを複数用意して、それぞれの支持台３に成形型Ｍを支持させ、前述した成型装置における処理室Ｐ２〜Ｐ８に、少なくとも一組の支持台セットが順次移送されるようにしてプレス成形を連続して行った。この際、それぞれの支持台３に設けた遮蔽部材５について、可動部５ｂの上端から支持台３の上端までの長さｔの最適値を事前に求めておき、可動部５ｂの位置を調整しておいた。
それぞれの成形型Ｍについて、プレス処理直後の温度を測定したところ、成形型間の最大温度差は、連続的なプレス成型による多少の変動を勘案しても５．０℃以内とすることができ、低分散高屈折率の硝材を用いた成形においても、面精度、肉厚精度がともに公差内とすることができた。

以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。

すなわち、前述した実施形態では、遮蔽部材５の固定部５ａを平板状とし、可動部５ｂを角筒状として構成した例を示したが、遮熱部材１５の具体的な構造は、種々の変形実施が可能である。
例えば、固定部５ａ及び可動部５ｂを、ともに直径の異なる円筒形状とし、固定部５ａに対して可動部５ｂをスライドさせて位置調整できるようにしてもよい。また、固定部５ａを設けずに、支持台３の起立部３ｂに等ピッチで、透孔、溝、突起などを設けて、これらに可動部５ｂを直接係止させた構造とすることもできる。さらに、固定部５ａと可動部５ｂとの係止手段としては、図示する例のように、両者に形成した透孔５ｄ，５ｅにピン５ｃを挿入して係止するほか、両者にねじ部を設けて螺合させたものや、一方に弾性変形可能な突起を設け、他方に該突起に係合する溝や凹部を設けて両者を係止する手段などを用いてもよい。

また、前述した実施形態では、遮蔽部材５の固定部５ａを基台３ｃに形成された溝３ｄに係合保持することにより、遮蔽部材５が支持台３とともに移動するように設けているが、図７及び図８（前述した実施形態を説明する図２及び図５にそれぞれ対応）に示す変形例のように、遮蔽部材５は、処理室を囲むケース７に固定して設けてもよい。すなわち、支持台３が移動と停止を間歇的に繰り返して、隣接する処理室間を移動するように構成されている場合には、支持台３が処理室内で停止する位置に対応させて、例えば、ケース７の底壁７ａに形成されたスリット７ｂに固定部５ａを取り付けるなどすることにより、遮蔽部材５を設けることができる。
なお、この場合には、支持台３の移動を妨げないように、可動部５ｂは、図示するように、固定部５ａと同様の平板状とするが、その他の構成は前述した実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。

また、前述した実施例では、加熱手段８と支持台３との間に遮蔽部材５を介在させて、成形型Ｍの温度を間接的に調整しており、このようにすれば、前述したように、成形型Ｍの温度低下の割合が小さく、成形型Ｍの温度の微調整が可能となるが、例えば、図９に示すように、加熱手段８と成形型Ｍとの間に遮蔽部材８を介在させて、成形型Ｍの温度を直接的に調整するようにしてもよい。また、例えば、図１０に示すように、成形型Ｍと支持台３とに重ねて遮蔽部材５を設けることもできる。
遮蔽部材５を支持台３側に設けるか、成形型Ｍ側に設けるか、あるいは、両方に設けるかは、調整すべき温度幅などに応じて適宜選択することができる。

ここで、図９（ａ）は、加熱手段８と成形型Ｍの一部との間に遮蔽部材８を介在させた変形例を示す一部を切欠断面とした正面図であり、図９（ｂ）は、同変形例を示す斜視図である。この変形例では、成形型Ｍの転倒を防止するためのピン３ｅが、支持台３の支持部３ａから四本立設されている。そして、これらのピン３ｅの上端に、断面Ｕ字状に折り曲げられた環状の遮蔽部材５が取り付けられており、遮蔽部材５の折り曲げ位置をずらすか、又は鉛直方向の長さが異なる遮熱部材５に交換することで、遮蔽範囲を調整することができるようになっている。

また、図１０（ａ）は、成形型Ｍと支持台３とに重ねて遮蔽部材５を設けた変形例において、遮蔽部材５を取り付ける前の状態を示す斜視図であり、図１０（ｂ），（ｃ）は、それぞれ同変形例において、遮蔽部材を取り付けた状態を示す斜視図及び正面図である。この変形例では、支持台３の支持部３ａの側部にピン３ｅを設け、このピン３ｅに遮蔽部材５に形成した階段状の孔５ｆを係止することによって、遮蔽部材５を取り付けており、図１０（ｃ）に示すように、ピン３ｅと孔５ｆとの係止位置を変更することで、遮蔽範囲を調整することができるようになっている。

本発明は、光学素子（例えば、ガラスレンズ）などの成形体をプレス成形するためのモールドプレス成形装置や、成形体の製造方法に適用される。特に、成形素材が収容された成形型を、加熱、プレス、冷却などの処理が行われる各処理室に順次移送してプレス成形を連続的に行うにあたり、成形型の温度を均一に調整して高精度の成形体を安定に製造するのに好適である。

本発明に係るモールドプレス成形装置の一実施形態を示す概略平面図である。 図１のＡ−Ａ断面に相当する装置内部の説明図である。 図２のＢ−Ｂ断面に相当する装置内部の説明図である。 本発明に係るモールドプレス成形装置の一実施形態において、共通の基台に四つの支持台を固定した状態を示す説明図である。 本発明に係るモールドプレス成形装置の一実施形態において、共通の基台に固定された一つの支持台に着目した概略斜視図である。 実施例における成形型の温度測定の結果を示すグラフである。 本発明に係るモールドプレス成形装置の一実施形態の変形例において、図１のＡ−Ａ断面に相当する装置内部の説明図である。 本発明に係るモールドプレス成形装置の一実施形態の変形例において、共通の基台に固定された一つの支持台に着目した状態を示す概略斜視図である。 本発明に係るモールドプレス成形装置の一実施形態における遮蔽部材の変形例を示す説明図である。 本発明に係るモールドプレス成形装置の一実施形態における遮蔽部材の他の変形例を示す説明図である。

符号の説明

３ 支持台
５ 遮蔽部材
５ａ 固定部
５ｂ 可動部
５ｃ 係止部材
８ 加熱手段
Ｍ 成形型
Ｐ 成形素材
Ｐ１ 取出・挿入室
Ｐ２ 第一加熱室
Ｐ３ 第二加熱室
Ｐ４ 第三加熱室
Ｐ５ プレス室
Ｐ６ 第一徐冷室
Ｐ７ 第二徐冷室
Ｐ８ 急冷室

Claims (8)

1. 成形素材が収容された成形型を移送しつつ、順次、加熱、プレス、冷却を含む処理を施して、成形素材をプレス成形するモールドプレス成形装置であって、
   前記加熱、プレス、冷却を含む処理がそれぞれ行われる複数の処理室と、
   前記成形型を支持する支持台と、
   前記支持台を前記各処理室に順次移動させる移動手段と
   を備え、
   前記各処理室のうち少なくとも一つが、前記成形型を加熱する加熱手段を有して温度制御されているとともに、
   前記加熱手段から発せられた熱エネルギーを遮蔽する遮蔽部材を、前記加熱手段と、前記成形型及び／又は前記支持台の少なくとも一部との間に介在させ、かつ、前記遮蔽部材による遮蔽範囲を調整可能としたことを特徴とするモールドプレス成形装置。
2. 前記処理室の一つに対し、前記成形型を同時に複数ずつ移送し得る複数の前記支持台を、前記各成形型のそれぞれに対応して備え、
   前記各成形型及び／又は前記各支持台のそれぞれに対して独立に、前記遮蔽部材による遮蔽範囲を調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載のモールドプレス成形装置。
3. 前記遮熱部材が、固定部と可動部と備え、
   前記可動部は、前記固定部に対して等間隔で移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載のモールドプレス成形装置。
4. 成形素材を収容した成形型を支持台に支持して移送しつつ、加熱手段により前記成形型を加熱する加熱処理と、加熱によって軟化した前記成形素材を押圧するプレス処理と、前記成形型を冷却する冷却処理とを含む処理を順次施す成形体の製造方法において、
   前記加熱手段と、前記成形型及び／又は前記支持台の少なくとも一部との間に、前記加熱手段から発せられた熱エネルギーを遮蔽する遮蔽部材を介在させ、この遮蔽部材による遮蔽範囲を調整することによって、前記成形型の温度を調整することを特徴とする成形体の製造方法。
5. 複数の前記支持台のそれぞれに前記成形型を支持させた状態で、前記各成形型に対して同一工程における処理を同時に施し、かつ、前記各成形型及び／又は前記各支持台のそれぞれに対して独立に、前記遮蔽部材による遮蔽範囲を調整することによって、前記各成形型の温度を調整することを特徴とする請求項４に記載の成形体の製造方法。
6. 前記加熱手段により加熱される前記各成形型の温度差を予め測定しておき、その測定結果に基づいて、前記遮蔽部材による遮蔽範囲を調整することを特徴とする請求項５に記載の成形体の製造方法。
7. 相対的に温度が高くなる成形型については、前記遮蔽部材による遮蔽範囲を大きくし、相対的に温度が低くなる成形型については、前記遮蔽部材による遮蔽範囲を小さくすることを特徴とする請求項６に記載の成形体の製造方法。
8. 前記加熱手段と、前記支持台の少なくとも一部との間に、前記遮蔽部材を介在させることによって、前記支持台が受ける熱エネルギーを抑制し、これに伴って当該支持台が支持する成形型の温度を低下させることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。

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