JP6147571B2 - 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

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、均熱室及び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、プレスヘッドの温度は成形型の温度よりも高くなっている。

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、ヒータにより均熱室及び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、プレスヘッドにおける成形型と対峙する対峙面には、成形型をプレスヘッドで押圧する際に成形型に当接して押圧する複数の押圧部と、成形型をプレスヘッドで押圧する際に成形型に非接触の凹部が形成されている。

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、プレスヘッドにおける成形型と対峙する対峙面には、プレスステップにおいて成形型に当接して押圧する複数の押圧部と、プレスステップにおいて成形型に非接触の凹部が形成されている。

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面に凹部を形成したため、成形型とプレスヘッドとの接触面積を減らすことができる。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。

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、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、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のプレス室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、支持台４５が設けられている。この支持台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を拡大して示す側面図であり、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、本実施形態のガラス成形体の製造装置１では、プレスヘッド４９の対峙面に格子状に延びる複数の直線凹部４９Ａが形成されており、これにより複数の矩形状の凸部４９Ｂが縦横に間隔をあけて並んでいる。このため、本実施形態では、プレスヘッド４９の直線凹部４９Ａは、上下方向及び左右方向に線対称であるとともに、プレスヘッド４９の中心周りに回転対称（点対称）である。各直線凹部４９Ａは、エンドミル等の溝加工用工具を用いて機械加工することにより、容易に形成することができる。

対峙面に凹部（直線凹部４９Ａ）を形成することにより、残った部位は凹部底面に対して突出する複数の凸部４９Ａとなる。これらの凸部４９Ａの頂面はほぼ同一平面上にあり、凸部４９Ａの頂面における成形型に当接する面が押圧面になる。この押圧面は、具体的には、図４において点線で示す円Ｃ１内の凸部４９Ａの頂面である。円Ｃ１の直径は、図５に示すような成形型５２を構成する胴型５８の外径に等しい。

なお、直線凹部４９Ａの深さは、０．５ｍｍ以上であるのが好ましい。これは、直線凹部４９Ａの深さが０．５ｍｍよりも小さいと、数百回以上に及ぶ押圧による摩耗や変形の結果、プレス成形時に金型ユニット８を押圧する凸部４９Ｂの高さが低くなってしまい、凹部４９Ａにおいてもプレスヘッド４９との間でも熱の移動が生じてしまうためである。ただし、直線凹部４９Ａの深さが５０ｍｍ超になると、凸部４９Ｂか高くなり過ぎて凸部４９Ｂが傾いたり欠落したりする恐れがあるので、直線凹部４９Ａの深さは５０ｍｍ以下であることが望ましい。

また、隣接する直線凹部４９Ａの間の間隔（すなわち、凸部４９Ｂの幅）は、直線凹部４９Ａの幅と略等しく形成することが好ましい。さらに、直線凹部４９Ａの総面積は、プレスヘッド４９の対峙面の面積の５０％以上とすることが好ましい。このように構成することにより、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、ガラス成形体の成形不良（アス）の発生を抑止できる。

また、図４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）、分割された各領域における凹部４９Ａの占有比率（すなわち、各領域における対峙面の面積に対する凹部４９Ａの面積の比率）が５０％以上となるように構成されている。例えば、プレスヘッド４９の半径が３０ｍｍの場合、対峙面の面積は９００πｍｍ²である。この場合、仮想線で４等分割したときの１つの領域の面積は、２２５πｍｍ²である。そして、この分割領域における凹部４９Ａの面積は、分割領域の対峙面の面積２２５πｍｍ²の５０％（１１２．５πｍｍ²）以上となっている。

また、分割された各領域における凹部４９Ａの占有比率の差異が２０％以内となるように構成されている。例えば、プレスヘッド４９の半径が３０ｍｍの場合、対峙面の面積は９００πｍｍ²であり、仮想線で４等分割したときの１つの領域の面積２２５πｍｍ²となる。そして、これら４つの分割領域の間の凹部４９Ａの占有比率の差異（バラツキ）が最大で２０％となるように凹部４９Ａが形成される。一例としては、分割領域における凹部４９Ａの面積が最大のもので１１２．５πｍｍ²、最小のもので９０πｍｍ²以内となる。なお、各領域における凹部４９Ａの占有比率の差異は１０％以であることが好ましく、当該差異が実質的に無いことが更に好ましい。

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、全面にわたって凹部４９Ａがほぼ均等に形成されるので、押圧面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。

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、図４に示されているような、格子状の直線凹部４９Ａが形成されている。

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を示すグラフであり、横軸は時間を、縦軸は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。すなわち、加熱室２０に金型ユニット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、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、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回目のプレス処理を２回目のプレス処理よりも短い時間行い、各プレス処理におけるプレス圧力は等しい。

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における成形型５２と対峙する対峙面には、格子状に複数の直線凹部４９Ａが形成されており、凸部４９Ｂ（押圧部）のみが成形型５２の上面に当接することとなる。このため、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は型支持部材１２に保持された状態で、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、第２の均熱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は型支持部材１２に保持された状態で、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回目のプレス処理を２回目のプレス処理よりも短い時間行い、各プレス処理におけるプレス圧力は等しく、第１のプレスステップにおけるプレス圧力よりも小さい。

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格子状に複数の直線凹部が形成されており、凸部（押圧部）のみが成形型５２の上面に当接することとなる。このため、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。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は型支持部材１２に保持された状態で、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を複数個同時に装置筐体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の対峙面に複数の直線凹部４９Ａを格子状に形成したため、直線凹部４９Ａにより画成される矩形状の凸部４９Ｂのみが成形型５２の上面に当接することとなり、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、プレスヘッド４９の直線凹部４９Ａが、上下方向及び左右方向に線対称であるとともに、プレスヘッド４９の中心周りに回転対称（点対称）に形成されているため、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、本実施形態において、型支持台１２に立設した複数の支持部１２Ｂのそれぞれに成形型５２を載置した金型ユニット８を搬送しながらプレス処理を含む各種処理を行う製造装置について説明したが、搬送用の型支持台１２を用いずに、複数の成形型をプレス処理する装置にも本発明を適用できる。さらにまた、上述の本実施形態のように、成形型５２を回転テーブル４によって円軌道の搬送経路に沿って間欠的に回転させながら各種処理を行う製造装置に替えて、直線的に成形型５２を搬送する製造装置にも適用できる。

また、本実施形態では、プレスヘッド４９の対峙面に格子状に複数の直線凹部４９Ａが形成された場合について説明したが、プレスヘッド４９の対峙面に形成する凹部の形状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の中央部に円形状の凹部１４９Ａが形成されるとともに、同心の円環状の複数の円環状凹部１４９Ｂが形成されている。これにより、プレスヘッド１４９には、複数の同心の円環状の凸部（押圧部）１４９Ｃが画成されることとなる。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、凹部の総面積は、プレスヘッド１４９の対峙面の面積の５０％以上となっている。

また、本実施形態では、図４に示した実施形態と同様に、プレスヘッド１４９は、対峙面の中心を通る仮想線で等分割した場合、分割された各領域における円形状凹部１４９Ａ，円環状凹部Ｂの占有比率が５０％以上となるように構成されている。また、分割された各領域間の凹部（１４９Ａ、１４９Ｂ）の占有比率の差異が２０％以内となっている。

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、第１ヘッド７１及び第２ヘッド７２の成形型に対峙する対峙面にそれぞれ、凹部７１Ａ、７２Ａが形成されている。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、プレスヘッド２４９と成形型との間の熱の移動を凹部７１Ａ、７２Ａによって抑止でき、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。
本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、加熱部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における成形型５２と対峙する対峙面には、成形型５２をプレスヘッド４９で押圧する際に成形型５２に当接して押圧する複数の凸部（押圧部）４９Ｂと、成形型５２をプレスヘッド４９で押圧する際に成形型５２に非接触の凹部４９Ａが形成されている。

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 プレスヘッド
４９Ａ 直線凹部
４９Ｂ、１４９Ｃ 凸部
５０ 搬入・搬出部
１４９Ａ 円形凹部
１４９Ｂ 円環状凹部

Claims (9)

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、
   前記プレスヘッドにおける前記成形型と対峙する対峙面には、前記成形型を前記プレスヘッドで押圧する際に前記成形型に当接して押圧する複数の押圧部と、前記成形型を前記プレスヘッドで押圧する際に前記成形型に非接触の凹部が形成されている、ガラス成形体の製造装置。
2. 前記プレスヘッドに形成された前記凹部の総面積が、前記対峙面の面積の５０％以上である、請求項１に記載されたガラス成形体の製造装置。
3. 前記対峙面は円形であり、
   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対峙面の面積に対する前記凹部の総面積の占有比率が５０％以上となるように構成されている、請求項１または２に記載されたガラス成形体の製造装置。
4. 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対峙面の面積に対する前記凹部の総面積の占有比率の領域間の差異が２０％以内となるように構成されている、請求項３に記載されたガラス成形体の製造装置。
5. 前記凹部は格子状に配置された複数の直線凹部を備える、請求項１から４のいずれか１項に記載のガラス成形体の製造装置。
6. 前記対峙面は円形であり、前記凹部は同心円状に形成された複数の環状凹部を備える、請求項１から４のいずれか１項に記載のガラス成形体の製造装置。
7. 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のプレス部には、それぞれプレスヘッドが設けられ、
   前記第１のプレス部及び第２のプレス部に設けられたプレスヘッドの対峙面には、それぞれ前記成形型を押圧する複数の押圧部と、前記成形型に非接触の複数の凹部が形成されている、請求項１から６のいずれか１項に記載のガラス成形体の製造装置。
8. 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材料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、
   前記プレスヘッドにおける前記成形型と対峙する対峙面には、前記プレスステップにおいて前記成形型に当接して押圧する複数の押圧部と、前記プレスステップにおいて前記成形型に非接触の凹部が形成されている、ガラス成形体の製造方法。
9. 前記加熱部、前記プレス部、前記冷却部を含む処理部を連続的に配置し、
   前記ガラス材料が収容された成形型を前記複数の処理部に順次、一定時間ごとに間歇的に移動させることにより、前記加熱ステップ、前記プレスステップ、前記冷却ステップを含む処理を施して、前記ガラス材料をプレス成形する、請求項８に記載のガラス成形体の製造方法。

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