JP4833892B2 - ガラス成形装置およびガラス成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス成形装置およびガラス成形方法に関するものであり、特には、情報記憶媒体ディスク用のガラス基板または結晶化ガラス基板を成形するための装置および方法に関する。

レンズ等の光学素子、情報記憶媒体ディスク用のガラス基板等は、通常、ダイレクトプレス法またはリヒートプレス法のいずれかの方法によりガラス塊（溶融ガラス）をプレス成形して製造される。

ダイレクトプレス法は、所定重量の溶融ガラスの温度を成形温度域まで降温させてから、ガラス塊を型（成形型であり、後述する上型または下型を含む）によりプレス成形する方法である。また、リヒートプレス法は、溶融ガラスを冷却固化させて得た所定重量のガラス塊を再加熱して、成形温度域まで昇温させてから、ガラス塊を型によりプレス成形する方法である。

上記のプレス成形方法により、ガラス塊を成形型によりプレス成形して、レンズや情報記憶媒体ディスク用のガラス基板等のガラス成形品を得る工程において、成形型は溶融ガラスから熱を供給される。熱を供給された成形型は温度が上昇するため、連続的にガラス成形品を製造する場合、成形型を冷却する装置が必要となる。仮に、成形型を冷却せずにガラス成形品を製造した場合は、ガラス成形品が成形型に張り付いてしまい、ガラス成形品の表面精度を著しく低下するため所望のガラス成形品を得ることができない。従って、成形型を冷却可能なガラス成形装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載されているガラス成形装置は、上型に熱交換室を有し、該熱交換室内では、プレス面周辺の熱を吸収してプレス面を冷却する熱交換用流体（例えば、水粒子を含んだ空気）が流動・循環するものである。
特開平１０−２１２１２７号公報

上記の様な成形型は、プレスを繰り返すことによりプレス面が荒れてしまうので、プレス面を再研削することにより再使用をすることがある。しかしながら特許文献１の成形型においては成形型に熱交換部が形成され一体となっているため、再研削を繰り返し肉厚が薄くなってしまった場合には、熱交換部が形成された成形型を丸ごと廃棄する必要があり経済的ではなかった。

また、煩雑な成形型の交換作業により長時間製造が中断し、生産効率が良好ではなかった。

本発明は、以上のような課題に鑑みてなされたものであり、経済的で生産効率の高いガラス成形装置およびガラス成形方法を提供することを目的とする。

本発明者は、ガラス素材をプレスするプレス面を有する複数の型を備えるガラス成形装置において前記型の少なくとも一つの型は熱交換部とプレス部とに分割することにより、熱交換部を繰り返し使用することが可能となることを見いだし、本発明を完成するに至った。

ところが、熱交換部とプレス部とを分割可能とすることにより、熱交換部とプレス部との熱伝導が最良ではないという新たな問題が生じた。

これは、本発明者が当初図３、４に示すようなガラス成形装置５００を開発した際に明らかになったものである。

該ガラス成形装置５００は、プレス機（押圧手段）５１０と該プレス機（押圧手段）５１０に固定される上型５２０と、下型５３０と、から構成され、上型５２０は、プレス機（押圧手段）５１０に固定される熱交換部５２１と、固定リング５２４を備えた溶融ガラスＹに当接するプレス部５２３と、熱交換部５２１とプレス部５２３とを連結するスペーサ部５２２とに分割されている。熱交換部５２１の凸部の側壁とスペーサ部５２２の凹部の側壁とは、ねじ切りされている。そして、熱交換部５２１とスペーサ部５２２とは、熱交換部５２１の凸部とスペーサ部５２２の凹部とを螺合することで、熱交換部５２１の分割面５２１ａとスペーサ部５２２の凹部面５２２ｂとが当接して、着脱される構造となっている。また、プレス部５２３は、固定リング５２４をスペーサ部５２２に、例えばボルト等によって連結することで固定される構造となっている。そして、プレス部５２３のプレス面５２３ａの面精度が磨耗等で悪くなった際には、プレス部５２３とスペーサ部５２２をセットで交換する機構となっている。

このようにプレス部５２３とスペーサ部５２２を螺合により着脱可能とすることで、迅速な交換が可能となり、生産性が向上したが、一方でスペーサ部５２２が凹形状となっているために凹部面５２２ｂは旋盤加工等でしか面出し加工を行うことができないので、良好な面精度が得られず、密着精度が悪いことが、上記のような熱伝導が最良でないことの原因であるとの知見に至った。

さらには、これらの分割された各部の密着精度にバラツキが有るため熱が均一に伝導されず成形中の条件が安定しない、プレス時の圧力が部材内で均一とならないため破損し易いという不都合も生じた。

従って、少なくとも一方の型が熱交換部とプレス部とに分割された金型を備えたガラス成形装置とし、熱交換部とプレス部とが当接する分割面の平面精度が向上されたガラス成形装置およびガラス成形方法を提供することが望ましい。

この新たな問題を解決するために本発明者は、好ましくは熱交換部とプレス部とに分割された分割面を平面とし、熱交換部とプレス部とが当接する部分の面精度を平面度（ＰＶ）で５００μｍ以下にすることで、密着精度に優れ、熱伝導（冷却または加熱）が面全体に平均することになり、ガラス成形中の条件（冷却または加熱条件）が安定することを見出した。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。

（１） ガラス素材をプレスするプレス面を有する型を備えるガラス成型装置であって、前記型は複数の型からなり、少なくとも一つの型は、熱交換部とプレス部とに分割されてなるガラス成形装置。

（２） 前記熱交換部と前記プレス部とが当接する各々の分割面の少なくとも一部の面精度が平面度（ＰＶ）で５００μｍ以下である（１）に記載のガラス成形装置。

（３） 前記分割面の少なくとも一部の面精度が表面粗度（Ｒａ）で１００μｍ以下である（１）または（２）に記載のガラス成形装置。

（４） 前記面精度を有する各々の前記分割面の面積は、成形された成形品の前記分割面への投影面積の８０％以上である（２）または（３）に記載のガラス成形装置。

（５） 熱交換部とプレス部とに分割された分割面が平面である（１）から（４）いずれかに記載のガラス成形装置。

（６） 前記型は、前記熱交換部で押圧手段に着脱自在に連結される（１）から（５）いずれかに記載のガラス成形装置。

（７） 前記型は、前記熱交換部と前記プレス部とが一体化された状態で前記押圧手段より取り外して交換する（６）に記載のガラス成形装置。

（８） 前記熱交換部の内部には、熱交換室が形成され、該熱交換室の内部は、その周辺部と熱交換を行うための熱交換用流体を循環させることができる（１）から（７）いずれかに記載のガラス成形装置。

（９） 前記熱交換用流体を循環するための流路が、前記熱交換室と着脱自在に連結される（８）に記載のガラス成形装置。

（１０）前記熱交換用流体は、液体である（８）または（９）に記載のガラス成形装置。

（１１） 前記熱交換用流体は、水である（８）または（９）に記載のガラス成型装置。

（１２）前記熱交換用流体は、油である（８）または（９）に記載のガラス成形装置。

（１３）前記熱交換用流体は、気体である（８）または（９）に記載のガラス成形装置。

（１４）前記熱交換用流体は、空気である（８）または（９）に記載のガラス成形装置。

（１５） （１）から（１４）いずれかに記載のガラス成形装置により成形されたガラス。

（１６） （１）から（１４）いずれかに記載のガラス成形装置により成形された結晶化ガラス。

（１７） 複数の型からなり、少なくとも一つの型は、熱交換部とプレス部とに分割されてなる型を押圧手段に連結し、前記型間でガラス素材をプレスしてガラスを製造するガラス成形方法において、前記型の交換は、前記熱交換部と前記プレス部とに分割された型を前記押圧手段より取り外して行うガラス成形方法。

（１８） 前記交換の型は、前記プレス部の熱交換部との当接面が予め研磨されたものである（１７）に記載のガラス成形方法。

（１９） 前記交換の型は、前記プレス部のプレス面が予め研磨されたものである（１７）または（１８）に記載のガラス成形方法。

（２０） 前記研磨は、ロータリー研削機により行う（１８）または（１９）に記載のガラス成形方法。

（２１） 前記熱交換部に熱交換用流体を循環させてプレス部と熱交換を行う（１７）から（２０）いずれかに記載のガラス成形方法。

（２２）前記熱交換用流体は、液体である（２１）に記載のガラス成形方法。

（２３） 前記熱交換用流体は、水である（２１）に記載のガラス成形方法。

（２４）前記熱交換用流体は、油である請求項（２１）に記載のガラス成形方法。

（２５）前記熱交換用流体は、気体である請求項（２１）に記載のガラス成形方法。

（２６） 前記熱交換用流体は、空気である請求項（２１）に記載のガラス成形方法。

（２７） （１７）から（２６）いずれかに記載のガラス成形方法により製造されたガラス。

（２８） （１７）から（２６）いずれかに記載のガラス成形方法により製造された結晶化ガラス。

本発明によれば、消耗の激しいプレス部のみを交換することが可能となり、コストの削減、および生産性の向上が可能となる。

また、プレス部と熱交換部の良好な熱伝導が得られることにより、ガラス素材の成形中の条件（冷却または加熱条件）が安定するので、品質の良いガラスを効率よく成形することができる。

さらに、プレス部と熱交換部の当接面の熱伝導が一定の面積において平均化する。これにより、プレス部のプレス面の部分的な消耗が低減される。また、プレス部の破損も低減される。

また、プレス部を使用限度で破棄して交換する場合に、熱交換部とプレス部とをセットで取り外し、交換できる。そして、このプレス部の交換の際に熱交換部の分割面もロータリー研削機等で面出しを行って、新しいプレス部をセットするために熱交換部とプレス部との当接面の密着精度は優れた状態を維持することができる。

本発明のガラス成形装置において、ガラス成形型は複数の型からなり、そのうちの少なくとも一つの型は熱交換部とプレス部とに分割されてなる。プレス部はガラス素材に当接してガラスを成形するために、消耗が激しく、また、表面精度が要求されるので、交換の頻度が多くなるが、この際にプレス部を交換するのみで済み、コストが低減できる。また迅速な交換が可能となり生産性の向上が可能となる。

また、熱交換部とプレス部とが当接する各々の分割面は、少なくとも一部の面精度が平面度（ＰＶ）で５００μｍ以下、より好ましくは７０μｍ以下、最も好ましくは１０μｍ以下であり、表面粗度（Ｒａ）で１００μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下最も好ましくは５μｍ以下の面精度に仕上げられていることが望ましい。

このように、熱交換部とプレス部とが当接する各々の分割面の少なくとも一部の面精度が平面度（ＰＶ）で５００μｍ以下であれば、熱交換部とプレス部とを当接させた場合、当接面の密着精度が優れる。このため、熱交換部とプレス部との熱伝導が当接面において平均化することになり、ガラス素材の成形中の条件（冷却または加熱条件）が安定する。

例えば、プレス部を冷却しようとする時に、プレス部のプレス面が部分的に冷却されないとプレス面にホットスポットが生じる。ホットスポットが生じると、その部分だけプレス面が浸食される原因となり、成型品の品質が劣化する。本発明の前記の構成によれば熱交換部とプレス部の熱伝導の差が改善されるため、ホットスポットが無くなり、プレス部のプレス面が部分的に消耗することを効果的に防止できる。また、局所的に力がかからないので型が割れにくい。また、表面粗度（Ｒａ）で１００μｍ以下であれば、熱交換部とプレス部とを当接させた場合、当接面の密着精度がより優れる。このため、熱伝導が良好となる。

この分割面の面精度は、成形された成形品の前記分割面への投影面積の８０％以上が上記値の範囲であると、均一で効率の良い熱交換が可能となり、プレスの際に局部的な力がかからず型が割れにくいため好ましい。また上記の観点から９０％以上であるとより好ましく、熱交換部とプレス部とが当接する分割面全面であるのが最も好ましい。

ここで、平面度（ＰＶ）とは、測定範囲での基準平面からの最大山高さと最大谷深さの和で表す。本発明においては触針式の輪郭形状測定機によって、被測定面の略中心部を通り直交する任意の２直線について測定し、その測定で得られた最大値を平面度（ＰＶ）とみなし、その測定直線を直径とする円の面積範囲においてその平面度（ＰＶ）を有するとみなした。また、表面粗度（Ｒａ）は、中心線平均粗さを意味し、測定長さは１０ｍｍとした。また、「成形された成形品の前記分割面への投影面積」とは、プレス部のプレス面が成形品と当接する面と相対する面積（すなわち、成形品に投影した際に分割面に写し出される面積）を意味している。

また、分割面が平面であれば、研磨加工にロータリー研削機を用いることができる。このため、面精度が極めて優れた分割面の平面を効率的に得ることができる。尚、本発明では、分割面にボルト穴などを有していても、「平面」の概念に含まれるものとする。

そして、上記の熱交換部とプレス部に分割された型は、前記熱交換部で型を上下方向に移動してプレス成形するための押圧手段（以下、プレス機ともいう）に着脱自在に連結されることが好ましい。これによって、型の取り換えは、熱交換部とプレス部とが一体化された状態で取り外す事で迅速に交換できる。尚、連結手段としては、螺合であると迅速に交換でき、確実に連結できるため好ましい。熱交換部は、押圧手段（プレス機）から取り外して、熱交換部の分割面（プレス部と当接する面）を研削することで、平面の面精度を優れた状態に維持することができる。

また、プレス部は、成形型の面が荒れたらすぐに交換して生産が止まる時間を少なくするために、予め、プレス部単体または熱交換部とプレス部をセットした交換用のストックを用意しておくのが好ましい。プレス部のプレス面はロータリー研削機等で研削して平滑面とするが、この際、両面研削することで熱交換部との当接面も同様に研削される。

プレス部や熱交換部の研削は、リニアー研削機、ロータリー研削機を用いることができるが、ロータリー研削機で研削すると旋盤などよりも平面度が実現し易いので、好ましい。

熱交換部は、例えば冷却フィンが配置され外気と熱交換する構造でもよいが、内部には、熱交換室が形成されることが熱交換効率が良いため好ましい。この熱交換室の内部は、その周辺部と熱交換を行うための熱交換用流体を循環させることができる流路が形成されていて、該流路は外部の配管等の流路に着脱自在に連結されており、熱交換用流体が外部から供給されて循環されるようになっていることが好ましい。流路の連結は金型カプラ等を用いることができる。

これによって、例えば、通常プレス面の中央部に載置される溶融されたガラス素材をプレスして成形する場合に、熱交換室で冷却用流体を循環させて、プレス部のプレス面から伝導した熱を熱交換部の分割面において吸収してプレス面を冷却する。また、例えば、固化したガラス部材（例えば、ガラスゴブ）を軟化させてプレス成形を行うガラス成形装置の場合、熱交換室で高温流体を循環させて、熱交換部を介してプレス部に熱が伝達されて固化したガラスに熱が供給されることによりガラス素材が軟化し、成形することができる。また、熱交換用流体の流路が熱交換室と着脱自在になっているので、熱交換部の取り外し、取り付けを容易に行うことができる。

尚、本発明において、プレス面とは、ガラス素材をプレスして成形する型において、ガラス素材と当接する面をいい、反プレス面とは、その反対側の面をいう。熱交換部において、プレス側面とは、プレス部と当接する側（ガラス素材方向側）の面で、分割面をいう。

熱交換用流体としては、熱交換部やプレス部を介してガラス素材と熱交換できるものであれば特に限定されず、液体でも気体でもよいが、熱伝導率の点から液体であるのが好ましく、水、油、空気等が使用できる。特に水は安全、簡便、かつ容易に取り扱うことができ、コストも安いので好ましい。

以下、本発明のガラス成形装置およびこのガラス成形装置を用いて成形するガラス成形方法の実施の形態について説明する。尚、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。

［ガラスの製造装置］
図１は、本発明の一実施形態に係るガラス成形装置の概略を示す一部破断の正面図、図２は、本発明の一実施形態に係るガラス成形装置の概略構成を示す分解図である。尚、本実施形態のガラス成形装置は一例であって、押圧手段や上型、下型の構成等はこれに限定されるものではない。

図１および図２に示すように、ガラス成形装置１０は、押圧手段（プレス機）２０と、ガラス素材Ａを載置する下型４０と、この下型４０に対向して配置されガラス素材Ａをプレス（加圧）する上型３０と、を備えている。プレス機２０は、例えば油圧手段等で上下動するシリンダー（図示せず）を備え、さらに、下方には、上型３０を取り付けるための型取付部２１を備えている。この型取付部２１は、反押圧手段側のほぼ中央部に凸部２１１が形成され、この凸部２１１の側面はねじ切りされている。

上型３０は、熱交換部３１と、プレス部３２とで構成されている。熱交換部３１には、内部に熱交換室３１１が形成され、この熱交換室３１１に熱交換用流体を循環するための流路３１２が形成されている。この流路３１２は、熱交換用流体を熱交換室３１１に導入する熱交換用流体導入路３１２ａと、外部に導出する熱交換用流体導出路３１２ｂとから構成され、熱交換用流体導入路３１２ａと熱交換用流体導出路３１２ｂとは、それぞれ外部の配管（図示せず）等に、例えば金型カプラ等で着脱自在に接続される構造となっている。このため、熱交換部３１を取り外す際には、熱交換用流体導入路３１２ａと熱交換用流体導出路３１２ｂとを外部の配管から分離して切り離すことができる。

また、熱交換部３１の上部には、上記の型取付部２１に形成された凸部２１１を嵌合するための凹部３１３が形成されている。この凹部３１３の側面はねじ切りされており、熱交換部３１とプレス機２０との連結は、型取付部２１の凸部２１１と熱交換部３１の凹部３１３とを螺合することで行われる。プレス部３２は、プレス部本体３２１と該プレス部本体３２１を固定するための固定リング３２２とから構成されている。固定リング３２２には、内面側が段状に形成されていて、プレス部本体３２１を保持している。そして、熱交換部３１とプレス部３２とは、固定リング３２２を熱交換部３１にボルト等の連結手段５０により、熱交換部３１の分割面３１ａとプレス部３２の分割面３２ｂとが当接して連結される。

尚、図示していないが、プレス部３２の温度を測定する温度センサと、熱交換用流体を熱交換室３１１に送入するポンプと、ポンプを制御するための制御回路と、を備えている。

熱交換部３１の分割面３１ａは平面状であって、例えば、ロータリー研削機等によって面出しを行って、平面度（ＰＶ）が５μｍであって、さらに、表面粗度（Ｒａ）が１μｍの面精度に仕上げられている。この面精度はガラス成形品の分割面への投影面積（分割面における成形品の面積に相当）の８０％以上の面積であればよい。もちろん、熱交換部３１の分割面３１ａ全面が上記の面精度であってもよい。尚、この熱交換部３１の分割面３１ａの面出しは、プレス部３２を使用限度で破棄して交換する際に、使用による面精度の低下度合いにより必要に応じて行う。これによって、高い密着精度を維持できるようになる。

また、プレス部３２の分割面３２ｂも熱交換部３１の分割面３１ａと同様に、平面度（ＰＶ）が５μｍであって、さらに、表面粗度（Ｒａ）が１μｍの面精度に仕上げられている。平面度（ＰＶ）はミツトヨ社製コントレーサーＣＢ−４１を用いて測定した。表面粗度はＫＬＡテンコール社製プロファイラーＰ−１２を用いて測定した。この面精度は、熱交換部３１の分割面３１ａと同様に、ガラス成形品の分割面への投影面積（分割面における成形品の面積に相当）の８０％以上の面積であればよい。もちろん、プレス部３２の分割面３２ｂ全面が上記の面精度であってもよい。

これによって、熱交換部３１とプレス部３２とが当接された際の密着精度が極めて向上し、熱交換部３１とプレス部３２との熱伝導が面全体に平均化されることになり、成形時の熱交換の条件が安定され、ガラスを効率的に成形することができる。また、プレス部本体３２１の破損が低減され、交換頻度が減少するので、コストも低減される。

プレス部３２はプレス面３２ａと、熱交換部３１と当接する分割面３２ｂとがロータリー研削機等で同時に研削されて、上記の面精度に面出しされる。このため、プレス部３２と熱交換部３１とが一体化された場合、プレス部３２の分割面３２ｂと熱交換部３１の分割面３１ａとは高い密着精度を有することになる。また、上型３０のプレス面、すなわち、プレス部３２のプレス面３２ａの面精度が向上されるので、成形されたガラスの表面粗度が向上することになる。

下型４０は、円柱状である下型本体４１と、下型本体４１の上面端部から突き出して形成される突出部４２とで構成される。また、下型本体４１の上面はプレス面４０ａとなっている。このプレス面４０ａの中央部にはガラス素材Ａが載置されるとともに、プレス面４０ａは、載置されたガラス素材Ａを上型３０のプレス部３２のプレス面３２ａとともにプレスする。また、突出部４２の上面は平滑面となっている。この下型４０は、上型３０のプレス部３２と略同じ直径となっており、上型３０と略同軸に配設されている。そして、上型３０のプレス面３２ａと下型４０のプレス面４０ａとが接近し、プレス面３２ａが突出部４２と当接して、プレス面３２ａとプレス面４０ａとの間に設けられる間隙が、ガラス成形品の厚さとなるように形成されている。本実施形態において、下型４０は、固定されているが、図示しない駆動手段によって、上下動されるようになっていてもよい。

熱交換用流体の流路３１２は、熱交換部３１内部に略Ｌ状に形成され、その終端部が熱交換室３１１の底面部の中央部付近まで延設されている熱交換用流体導入路３１２ａと、熱交換室３１１の天井部に連通する熱交換用流体導出路３１２ｂとから構成されている。この流路３１２は、熱交換室３１１に熱交換用流体を熱交換用流体導入路３１２ａから導入する。そして、熱交換用流体導出路３１２ｂから熱交換室３１１の熱交換用流体を導出する。尚、熱交換用流体は、常に熱交換室３１１に導入されるようにしてもよいが、適宜、熱交換室３１１に導入されるようにしてもよく、例えば、ガラス素材Ａをプレス成形するときにのみ、熱交換室３１１に導入されるようにしてもよい。

本実施形態において、熱交換用流体は、水である。ここで、熱交換用流体として水を用いるのは、廉価であり、取り扱う上でも簡単なためである。尚、熱交換用流体は、水（水滴を含む）に限らず、他の液体、さらには、空気、非酸化性の窒素などの気体であってもよい。

また、図示していないが、ポンプが、流路３１２の経路上の外部配管に設けられている。このポンプは、熱交換室３１１に熱交換用流体を送入する送入手段の一例である。すなわち、ポンプによって、熱交換用流体は、流路３１２を介して、熱交換室３１１に送入される。

温度センサ（図示せず）は、上型３０のプレス部３２の近傍に設けられており、プレス部３２周辺部の温度を測定する。温度センサは、熱電対（図示せず）を検出素子とするセンサである。温度センサは、異なる細い二種類の金属線を閉回路において接合したもので、この回路に発生した起電力を測定して、測温接点の温度を計測する。そして、温度センサは、測定された起電力を検出して制御回路に検知信号を送信する。尚、温度センサは、プレス部３２の温度を測定できるものであればよく、例えば、温度によって金属の電気抵抗が変化することを利用して温度を測定するもの、熱放射エネルギーの波長分布と各波長における強さをはかることにより温度を測定するものであってもよい。また、プレス部３２の温度を測定できるものであれば、任意の位置に設けることができる。

制御回路（図示せず）は、送入制御手段の一例であり、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。制御回路は、上記の温度センサによって測定されたプレス部３２周辺部の温度に基づいて、熱交換室３１１に送入する熱交換用流体の量を制御する。すなわち、温度センサから送信された検知信号に基づいて、熱交換室３１１に送入する熱交換用流体の量を、ポンプを制御することにより制御する。尚、熱交換室３１１に送入する熱交換用流体の量は、温度センサによって測定された温度に基づいて、人間によって手動により制御されるようにしてもよい。

熱交換用流体導出路３１２ｂは、熱交換室３１１の天井部にて熱交換室３１１と連通されている。熱交換室３１１で熱を吸収した熱交換用流体は、熱交換室３１１から熱交換用流体導出路３１２ｂを経由して、外部に排出される。

上記の構成により、熱交換用流体導出路３１２ｂは、熱交換室３１１の反重力方向に向かって最上部である天井部に連通されるので、熱交換室３１１のエア溜りが防止される。従って、熱交換された熱交換用流体が外部に順調に導出されるので、プレス面全体がガラス素材をプレスするためにより好ましい温度となり、より高品質かつ効率的なガラス成形品を成形することが可能となる。

以上説明したガラス成形装置１０は一実施形態であって、特に、押圧手段（プレス機）２０の構成や上型３０と押圧手段（プレス機）２０との取り付け機構等は一例であって、これに限定されるものでない。

［ガラスの成形方法］
次に、上記のように構成されたガラス成形装置１０によって、磁気ディスク状のガラス基板をプレス成形する方法について図１および図２に基づいて説明する。

まず、図１の型開きの状態で、図示しない流出パイプから所定量の溶融ガラスＡを下型４０に流し込む。流し込まれた溶融ガラスＡは、下型４０のプレス面４０ａの中央部に載置させる。押圧手段（プレス機）２０を駆動し、上型３０を下に移動させ、下型４０に対して上型３０を接近させる。すると、溶融ガラスＡの上部の一部が上型３０のプレス部３２のプレス面３２ａの中央部と接触し、溶融ガラスＡの表面の上端部のみが部分プレスされる。

その後、プレス部３２を下型４０の突出部４２に当接（密着）させる。すると、溶融ガラスＡは、プレス部３２および下型４０によって押圧されて、同心円状に拡がり、円板状に成形される。溶融ガラスＡの熱は、プレス部３２を介して熱交換部３１の熱交換室３１１内を循環する冷却用流体（水）によって、熱交換される。この熱交換は、プレス部３２の分割面３２ｂと熱交換部３１の分割面３１ａとの熱の伝導で行われるが、この分割面の密着精度が優れているので均一に伝導される。

次に、成形されたディスク状のガラス基板を取り出して、次処理工程へと搬送する。以上の工程を順次繰り返して行うことにより、ディスク状ガラス製品のプレス成形加工を連続的に行う。ガラス基板に熱処理を施し、結晶を析出させることで、結晶化ガラスのディスク基板を得る事ができる。

尚、本実施形態においては、磁気ディスク用ガラス基板を製造する装置、磁気ディスク状ガラス基板を製造する方法について説明したが、本発明に係るガラスの成形装置およびガラスの成形方法は、ディスク形状以外の他の薄肉板状ガラス製品、さらには肉厚のガラス製品、具体的には、両凸レンズや両凹レンズをプレス成形する場合にも用いることができる。また、ガラス成形装置を四角柱にすることによって、すなわち、上型３０や下型４０等のガラス成形装置１０の部材を四角柱で形成することによって、四角のレンズを成形するための装置として用いることもできる。

また、本実施形態においては、すでに溶解してある溶融ガラスＡを下型４０に載置させて上型３０でプレス成形したが、固化しているガラス素材（例えば、ガラスゴブ）を下型４０に備えられた溶融装置で軟化させた後、上型３０でプレス成形するようにしてもよい。すなわち、ダイレクトプレス法、リヒートプレス法のいずれにも採用できる。

また、リヒートプレス法の場合、すなわち、固化しているガラス素材Ａをプレス面４０ａに載置させて下型４０で軟化させた後、上型３０でプレス成形する場合、熱交換室では、上型３０または下型４０の少なくともどちらかに熱交換用流体として高温流体が循環されるようにしてもよい。

また、本実施形態においては、上型３０の熱交換部３１、プレス部本体３２１、固定リング３２２、および下型４０の材質は、例えば、グラファイト、タングステン合金、窒化物、炭化物、耐熱金属等、プレスするガラスの適性に合わせて適宜選択すればよいが、ダグタイルや、炭化珪素−炭素の複合セラミックスが好ましい。また、上型３０の熱交換部３１、プレス部本体３２１、固定リング３２２、および下型４０は、電気あるいはガス加熱によりそれぞれ所定の温度に昇温され、保持されるようになっていてもよい。同様に、熱交換用流体導入路３１２ａ、熱交換用流体導出路３１２ｂの材質は、耐熱合金、耐酸化性に優れた金属等、適宜選択すればよい。

また、本実施形態においては、上型のみを熱交換するガラスの成形装置およびガラスの成形方法について説明したが、上型および下型の両方を熱交換するようなガラスの成形装置とするようにしてもよいし、下型のみを熱交換するようなガラスの成形装置とするようにしてもよい。また、上型、下型だけでなく胴型を有していても良く、胴型についても熱交換をしても良い。

尚、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係るガラス成形装置の概略を示す一部破断の正面図である。 本発明の一実施形態に係るガラス成形装置の概略構成を示す分解図である。 当初のガラス成形装置の概略を示す一部破断の正面図である。 当初のガラス成形装置の概略構成を示す分解図である。

符号の説明

１０ ガラス成形装置
２０ 押圧手段（プレス機）
２１ 型取付部
３０ 上型
３１ 熱交換部
３１ａ （熱交換部）分割面
３２ プレス部
３２ａ プレス面
３２ｂ （プレス部）分割面
４０ 下型
４０ａ プレス面
４１ 下型本体
４２ 突出部
５０ 連結手段
２１１ 凸部
３１１ 熱交換室
３１２ 流路
３１２ａ 熱交換用流体導入路
３１２ｂ 熱交換用流体導出路
３１３ 凹部
３２１ プレス部本体
３２２ 固定リング
Ａ ガラス素材（溶融ガラス）

Claims (20)

1. ガラス素材をプレスするプレス面を有する型と、前記型を移動して前記ガラス素材をプレス成形する押圧手段と、を備えるガラス成型装置であって、
   前記型は複数の型からなり、
   少なくとも一つの型は、冷却手段である熱交換部とプレス部とに分割され、
   前記熱交換部と前記プレス部とが当接する各々の分割面が平面であって、分割面の全面の面精度が平面度（ＰＶ）で５００μｍ以下であり、かつ、表面粗度（Ｒａ）で１００μｍ以下であり、
   前記少なくとも一つの型は、前記熱交換部の上部で前記押圧手段に連結され、前記押圧手段から着脱自在であるガラス成形装置。
2. 前記面精度を有する各々の前記分割面の面積は、成形された成形品の前記分割面への投影面積の８０％以上である請求項１に記載のガラス成形装置。
3. 前記型は、前記熱交換部と前記プレス部とが一体化された状態で前記押圧手段より取り外して交換する請求項１または２に記載のガラス成形装置。
4. 前記熱交換部の内部には、熱交換室が形成され、該熱交換室の内部は、その周辺部と熱交換を行うための熱交換用流体を循環させることができる請求項１から３いずれかに記載のガラス成形装置。
5. 前記熱交換用流体を循環するための流路が、前記熱交換室と着脱自在に連結される請求項４に記載のガラス成形装置。
6. 前記熱交換用流体は、液体である請求項４または５に記載のガラス成形装置。
7. 前記熱交換用流体は、水である請求項４または５に記載のガラス成型装置。
8. 前記熱交換用流体は、油である請求項４または５に記載のガラス成形装置。
9. 前記熱交換用流体は、気体である請求項４または５に記載のガラス成形装置。
10. 前記熱交換用流体は、空気である請求項４または５に記載のガラス成形装置。
11. ガラス素材をプレスするプレス面を有する型と、前記型を移動して前記ガラス素材をプレス成形する押圧手段と、を備えるガラス成型装置における型の交換方法であって、
    前記型は複数の型からなり、
    少なくとも一つの型は、冷却手段である熱交換部とプレス部とに分割され、
    前記熱交換部と前記プレス部とが当接する各々の分割面が平面であって、分割面の全面の面精度が平面度（ＰＶ）で５００μｍ以下であり、かつ、表面粗度（Ｒａ）で１００μｍ以下であり、
    前記少なくとも一つの型は、前記熱交換部で前記押圧手段に着脱自在に連結され、
    前記型の交換は、
    前記熱交換部と前記プレス部とを有する型を前記押圧手段より取り外す工程と、
    前記押圧手段より取り外した型を前記熱交換部と前記プレス部とに分割する工程と、
    前記プレス部が有するプレス面を研磨する工程と、
    前記分割する工程で分割した熱交換部と前記研磨する工程で研磨したプレス部とを一体化し、その一体化した後の型を前記押圧手段に取り付ける工程とを有する型の交換方法。
12. 前記研磨は、ロータリー研削機により行う請求項１１に記載の型の交換方法。
13. 上型と下型とからなる型を用い、前記上型は、熱交換部とプレス部とに分割されてなり、
    請求項１１または１２に記載の型の交換方法を実行し、その後に、
    溶融ガラスを前記下型のプレス面に流し込む工程と、
    前記押圧手段を下に移動させ、前記溶融ガラスの上部の一部を前記上型のプレス部のプレス面に接触させる工程とを実行するガラス成形体の製造方法。
14. 前記下型は、上面端部から突き出して形成される突出部を有し、
    前記溶融ガラスの上部の一部を前記上型のプレス部のプレス面に接触させた後、前記押圧手段を下にさらに移動させ、前記上型のプレス部を前記下型の突出部に当接させる工程を実行する請求項１３に記載のガラス成形体の製造方法。
15. 前記熱交換部に熱交換用流体を循環させてプレス部と熱交換を行う請求項１３または１４に記載のガラス成形体の製造方法。
16. 前記熱交換用流体は、液体である請求項１５に記載のガラス成形体の製造方法。
17. 前記熱交換用流体は、水である請求項１５に記載のガラス成形体の製造方法。
18. 前記熱交換用流体は、油である請求項１５に記載のガラス成形体の製造方法。
19. 前記熱交換用流体は、気体である請求項１５に記載のガラス成形体の製造方法。
20. 前記熱交換用流体は、空気である請求項１５に記載のガラス成形体の製造方法。

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