JP6161321B2 - ガラス成形体の製造方法、及びガラス成形体の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス成形体の製造方法及びガラス成形体の製造装置に関し、特に、加熱室、プレス室及び徐冷室の搬送経路の両側にヒータが設けられたガラス成形体の製造装置、及びこの製造装置を用いたガラス成形体の製造方法に関する。

近年、ガラス材料を金型内に配置し、ガラス材料と金型を加熱し、軟化したガラス材料を金型によりプレス成形することにより、ガラス成形体を製造する装置を用いてレンズ等のガラス成形体の製造が行われている。このようなガラス成形体の製造装置としては、例えば、加熱室、プレス室、及び徐冷室が円弧状に配置され、ターンテーブルにより、金型内部にガラス材料が配置された金型ユニットを、これら加熱室、プレス室、及び徐冷室を順番に搬送しながら、ガラス材料に加熱処理、プレス処理、及び徐冷処理を行うガラス成形体の製造装置が開示されている。

このような製造装置では、加熱室、プレス室、及び徐冷室の金型ユニットの搬送経路の両側にヒータが設けられている。このため、搬送経路に対する両側部は、金型ユニットの搬送経路に対する前部及び後部に比べて、ヒータからより多くの放射熱を受けてしまい、金型ユニット及びその内部に配置されたガラス材料の温度分布が不均一になってしまう。このような金型ユニット及びガラス材料の温度分布の不均一は、レンズに形状不良（アス）が生じる原因となる。

これに対して、特許文献１（特開２０１２−１２２３５号公報）には、このようなレンズの形状不良（アス）の発生を防止するべく、加熱室にターンテーブル上の金型ユニットを自転させる自転手段が設けられ、加熱室において金型ユニットを加熱する際に、金型ユニットを９０度ずつ等時間間隔で断続的に自転させる装置が開示されている。特許文献１（特開２０１２−１２２３５号公報）に開示された装置によれば、加熱室において金型ユニットを断続的に自転させることにより、ヒータの配置に起因して加熱室において発生する金型ユニット及びガラス材料の温度分布の不均一を抑制することができる。

特開２０１２−１２２３５号公報

しかしながら、上記の特許文献１（特開２０１２−１２２３５号公報）に記載された装置では、プレス処理の間は金型ユニットを回転することができない。このため、加熱室における金型ユニット及びガラス材料の温度分布の不均一を抑制することはできるものの、プレス処理中に金型ユニット及びガラス材料に温度分布の不均一が生じてしまう。このため、依然として成形されたレンズに形状不良（アス）が生じ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、プレス処理の間に生じる金型ユニット及びガラス材料の温度分布の不均一に起因する形状不良（アス）の発生を抑制することである。

本発明のガラス成形体の製造方法は、ガラス材料が内部に配置された金型ユニットを所定の搬送経路に沿って搬送する搬送機構と、搬送経路に沿って設けられたガラス材料に加熱処理を行う加熱室、ガラス材料にプレス処理を行うプレス室、及びガラス材料に徐冷処理を行う徐冷室と、加熱室、プレス室、及び徐冷室の搬送経路の両側に設けられたヒータと、を備えたガラス成形体の製造装置により、ガラス成形体を製造する方法であって、ガラス成形体の製造装置は、徐冷室又は加熱室の少なくとも一方に設けられ、断続的に金型ユニットを自転させる自転機構と、自転機構の停止角度位置及び停止角度位置における停止時間を制御する制御部と、を備え、加熱室において、ヒータによりガラス材料に加熱処理を行う加熱ステップと、プレス室において、ヒータによりガラス材料を加熱しながら、ガラス材料にプレス処理を行うプレスステップと、徐冷室において、ヒータによりプレスが完了した成形体の温度を制御しながら降下させる徐冷ステップと、を備え、徐冷ステップ又は加熱ステップの少なくとも一方において、自転機構により断続的に金型ユニットを自転させ、制御部は、金型ユニットが徐冷室又は加熱室の少なくとも一方の室に搬入された直後の搬送経路に対する初期相対角度位置で停止している停止時間よりも、金型ユニットが初期相対角度位置と異なる相対角度位置で停止している停止時間が長くなるように、自転機構を制御する。

また、本発明のガラス成形体の製造装置は、ガラス材料が内部に配置された金型ユニットを所定の搬送経路に沿って搬送する搬送機構と、搬送経路に沿って設けられた、ガラス材料に加熱処理を行う加熱室、ガラス材料にプレス処理を行うプレス室、及び成形体に徐冷処理を行う徐冷室と、加熱室、プレス室、及び徐冷室の搬送経路の両側に設けられたヒータと、を備えたガラス成形体の製造装置であって、さらに、ガラス成形体の製造装置は、徐冷室又は加熱室の少なくとも一方に設けられ、断続的に金型ユニットを自転させる自転機構と、自転機構の停止角度位置及び停止角度位置における滞在時間を制御する制御部と、を備え、制御部は、金型ユニットが徐冷室又は加熱室の少なくとも一方の室に搬入された直後の搬送経路に対する初期相対角度位置で停止している停止時間よりも、金型ユニットが初期相対角度位置と異なる相対角度位置で停止している停止時間が長くなるように、自転機構を制御する。

本発明によれば、徐冷室又は加熱室の少なくとも一方において、金型ユニットのプレスステップにおいて搬送方向の両側に位置する部分が、プレスステップにおいて搬送方向に対して前後に位置する部分に比べて、徐冷室又は加熱室の少なくとも一方のヒータからより多くの熱量を受けることとなる。このため、プレスステップ及び徐冷ステップにおいて発生する金型ユニット及び金型ユニット内のガラス材料の温度分布の不均一を抑制することができる。

なお、本願において「加熱室」とは、プレス処理前にガラス材料が収容された金型ユニットを所定の温度まで加熱するための室のみならず、このように加熱されたガラス材料が収容された金型ユニットを所定の温度で均熱化させるための室も含む。
また、本願において「自転」とは、金型ユニットの中心軸周りに金型ユニットが回転することをいう。

本発明によれば、プレス処理の間に生じる金型ユニット及びガラス材料の温度分布の不均一に起因する形状不良（アス）の発生を抑制することができる。

本実施形態のレンズ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１におけるIII-III断面図金型ユニットの鉛直断面図である。 金型ユニットの鉛直断面図である。 プレス室以外の各室における自転機構の駆動タイミングを決定するために想定した各パターンにおける、各角度位置における停止時間の割合を示す図である。 金型ユニットが初期角度位置に対して９０度又は２７０度で停止している時間の割合と、ガラス成形体（レンズ）に生じるアスとの関係を示すグラフである。 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）の温度変化を示すグラフであり、横軸は時間を、縦軸は温度を示している。

以下、本発明の好適な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、図中同一又は相当部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
図１は、本実施形態のレンズ成形体の製造装置の構成を示す水平断面図、図２は、図１におけるII-II断面図、図３は、図１におけるIII-III断面図金型ユニットの鉛直断面図である。また、図４は、金型ユニットの鉛直断面図である。
図１から図３に示すように、本実施形態のレンズ成形体の製造装置１は、略円柱状に形成された外部ケーシング２と、外部ケーシング２内に設けられたターンテーブル４と、外部ケーシング２内のターンテーブル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。これら外部ケーシング２、内部ケーシング６及びターンテーブル４は同心同軸に配置されている。

外部ケーシング２は、内部に略円柱状の空間が画成されており、その側面の一部に金型ユニット８を搬入及び搬出するための開口部２Ａが形成されている。また、この開口部２Ａにはシャッター（図示せず）が取り付けられており、このシャッターは、金型ユニット８を搬入及び搬出する際に開かれる。外部ケーシング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。

ターンテーブル４は、回転盤１０と、回転盤１０の中心に接続された駆動軸（図示せず）と、駆動軸を回転させる、例えば、モータなどの駆動機構（図示せず）と、を備える。回転盤１０には、所定の半径の円周上に等しい角度間隔で９つの円形の開口１０Ａが形成されている。この開口１０Ａは、金型ユニット８を構成する型支持部材１２の底部１２Ａよりも小径であり、かつ、自転機構１４の回転軸１４Ａよりも大径に形成されている。金型ユニット８は、回転盤１０の開口１０Ａ上に配置され、回転盤１０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、ターンテーブル４は、駆動機構が所定の停止時間おきに、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、本発明の搬送経路に相当する。

また、ターンテーブル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。この停止状態では、回転盤１０に形成された開口１０Ａが、各処理室に設けられた自転機構１４の直上に位置する。なお、このターンテーブル４の停止時間は、プレス室２６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、外部ケーシング２と同心同軸に水平方向に２８０度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２８０度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、ターンテーブル４の回転方向に一定角度の角度範囲で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、第１急熱室２０、第２急熱室２２、均熱室２４、プレス室２６、第１徐冷室２８、第２徐冷室３０、第３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。

第１急熱室２０、第２急熱室２２、均熱室２４、プレス室２６、第１徐冷室２８、第２徐冷室３０、及び第３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、第１急熱室２０、第２急熱室２２、均熱室２４、プレス室２６、第１徐冷室２８、第２徐冷室３０、及び第３徐冷室３２内を所定の温度になるように加熱している。

図３に示すように、外部ケーシング２のプレス室２６の上方には、それぞれプレス機構４７が設けられている。プレス機構４７は、外部ケーシング２の天井部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４７Ａと、アクチュエータ４７Ａのピストン４７Ｂの先端に取り付けられた押圧板４７Ｃとを備える。

外部ケーシング２及び内部ケーシング６の天井部２Ｃ，６Ｃのアクチュエータ４７Ａ本体の下方には、それぞれ開口が形成されている。アクチュエータ４７Ａのピストン４７Ｂは、これら外部ケーシング２及び内部ケーシング６の天井部２Ｃ，６Ｃの開口を挿通し、下端が第１及び第２プレス室２４、３０内まで到達している。そして、アクチュエータ４７Ａを駆動することにより、押圧板４７Ｃが下降し、第１及び第２プレス室２４、３０内の金型ユニット８を上方から押圧する。

また、第１急熱室２０、第２急熱室２２、均熱室２４、第１徐冷室２８、第２徐冷室３０、及び第３徐冷室３２の下方には、それぞれ、各室内で金型ユニット８を自転させる自転機構１４が設けられている。図２に示すように、自転機構１４は、例えばモータなどの回転駆動機構１４Ｂと、回転駆動機構１４Ｂにより回転され、上方向に向かって進退可能な回転軸１４Ａと、回転軸１４Ａの先端に設けられた支持部１４Ｃと、を有する。また、各室の自転機構１４は制御部１５に接続されており、制御部１５により回転駆動機構１４Ｂの回転の駆動の開始、停止、及び回転速度を制御することができる。

ターンテーブル４の移動時には、自転機構１４は、回転軸１４Ａ及び支持部１４Ｃがターンテーブル４と干渉しないように、支持部１４Ｃの上面が回転盤１０の下面よりも低くなるまで、回転軸１４Ａを退行させる。なお、以下、このように支持部１４Ｃが回転盤１０よりも低くなるまで回転軸１４Ａを退行させた状態を、自転機構１４の待機状態という。

自転機構１４により金型ユニット８を自転させる際には、まず、回転軸１４Ａを伸張させ、ターンテーブル４上に載置された金型ユニット８を支持部１４Ｃにより持ち上げる。この際、上記の通り、各処理室内において金型ユニット８に処理を行っている間は、ターンテーブル４は回転盤１０に形成された開口１０Ａが自転機構１４の上方に位置した状態で停止しているため、伸張された回転軸１４Ａは、この開口１０Ａを挿通することができる。このように金型ユニット８を持ち上げた状態で、回転駆動機構１４Ｂが回転し、回転軸１４Ａを回転させる。そして、再び、回転軸１４Ａを退行させて、待機状態へと戻る。

制御部１５は、ターンテーブル４が停止状態にある時、すなわち、プレス室２６以外の各処理室（すなわち、第１急熱室２０、第２急熱室２２、均熱室２４、第１徐冷室２８、第２徐冷室３０、及び第３徐冷室３２）内において金型ユニット８に処理を行っている間に、金型ユニット８が所定の停止角度位置に停止するように自転機構１４の回転を制御する。

さらに、制御部１５は、自転機構１４が９０度ずつ４回回転させるタイミング、すなわち、停止角度位置における停止時間を制御する。本実施形態では、制御部１５は、プレス室２６におけるプレス処理の際に生じる金型ユニット８及び内部に収容されたガラス材料６０の温度の不均一を打ち消すように自転機構１４が回転するタイミングを制御する。

図１に示すように、外部ケーシング２内の搬送経路の第３徐冷室３２と、急熱室２０との間には、急冷部４８及び交換部５０が形成されている。急冷部４８は、第２徐冷室３２から搬送された金型ユニット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おらず装置外部と略同じ温度となっている。また、交換部５０は外部ケーシング２の開口２Ａを通じて、成形が完了したガラス成形体が収容された金型ユニット８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金型ユニット８とを交換するための領域である。

図４に示すように、金型ユニット８は、金型５２と、型支持部材１２とを含み、金型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。

ここで、上記のガラス成形体の製造装置１では、プレス室２６におけるプレス工程の開始時から終了時までの間ずっと、金型ユニット８の両側の面がヒータ４０に面しており、前後の面はヒータ４０に面していない。このため、金型ユニット８の両側部は、前部及び後部に比べてヒータからの放射熱をより多く受けることとなる。

これに対して、本実施形態では、制御部１５が、金型ユニット８が各処理室において初期相対角度位置で停止している停止時間よりも、金型ユニット８が初期相対角度位置と異なる相対角度位置で停止している停止時間が長くなるように、自転機構１４を制御する。

具体的には、制御部１５は、自転機構１４を、各処理室へ搬入されてから各処理室から搬出されるまでの間に、断続的に金型ユニット８を９０度ずつ、４回自転させるように制御する。これにより、金型ユニット８が各処理室へ搬入された直後の搬送経路に対する相対的な角度位置（以下、初期相対角度位置という）と、金型ユニット８が各処理室から搬出される直前の搬送経路に対する相対的な相対角度位置とが等しくなる。

さらに、制御部１５は、これら４回の回転のタイミングを、金型ユニット８が初期相対角度位置、又は初期相対角度位置に対して１８０度回転した相対角度位置に停止している時間よりも、金型ユニット８が９０度又は２７０度の相対角度位置に停止している時間が長くなるように、自転機構１４を制御する。

これにより、プレス室２６以外の各処理室において、金型ユニット８のプレスステップにおいてヒータ４０に面していない部分が、プレスステップにおいてヒータ４０に面している部分に比べて、各室のヒータ３４、３６、３８、４２、４４、４６からより多くの熱量を受けることとなる。したがって、プレスステップにおいて発生する金型ユニット８及び金型ユニット８内のガラス材料６０の温度分布の不均一を抑制することができる。

さらに、以下に説明するように、プレス室２６以外の各室における自転機構１４の駆動タイミングを決定することにより、より効率好くガラス材料６０の温度分布の不均一の発生を抑制できる。

図５は、プレス室２６以外の各室における自転機構の駆動タイミングを決定するために想定した各パターンにおける、各角度位置における停止時間の割合を示す図である。本実施形態のガラス成形体の製造装置１のプレス室２６以外の各室における自転機構１４は、９０度ごと断続的に回転する。そこで、図５に示すように、各室に搬送された直後の金型ユニット８の角度位置を初期角度位置とし、各室に金型ユニットが搬入されてから搬出されるまでの滞在時間に対して、金型ユニット８がこの初期角度位置に対して反時計回りに９０度又は２７０度で停止している時間の割合が、０％、４０％、６０％、８０％、８５％、及び１００％とした場合について、ガラス成形体（レンズ）を製造し、各場合についてアスの発生を観察した。なお、本実施形態では、金型ユニット８が、初期角度位置に対して９０度で停止している時間が、２７０度で停止している時間と等しくなるように、かつ、金型ユニット８が、初期角度位置に対して０度で停止している時間が、１８０度で停止している時間と等しくなるように、制御部１５が自転機構１４を制御する。

図６は、金型ユニット８が初期角度位置に対して９０度又は２７０度で停止している時間の割合と、ガラス成形体（レンズ）に生じるアスとの関係を示すグラフである。なお、グラフ中の縦軸は９０度又は２７０度で停止している時間を、金型ユニットが各処理室に滞在している時間の割合（９０°（２７０°）停止時間比率という）が５０％の際に発生したアス本数で規格化したアスの発生本数の割合を示している。
同図に示すように、９０°（２７０°）停止時間比率が５０％よりも小さい場合には、アスの発生比率が１を超える。これに対して、９０°（２７０°）停止時間比率を５０％以上に増加させると、アスの発生比率が低下し、１以下となる。そして、９０°（２７０°）停止時間比率が６０％の場合にはアスの発生比率が０．７５となり、９０°（２７０°）停止時間比率が８５％の場合にはアスの発生比率が０．６５となる。また、９０°（２７０°）停止時間比率を８５％よりも増加させると、アスの発生比率は増加し、９０°（２７０°）停止時間比率が９５％の場合にはアスの発生比率が１となる。

このように、９０°（２７０°）停止時間比率が５０％以上、かつ、９５％以下の場合には、アスの発生比率が１以下となる。さらに、９０°（２７０°）停止時間比率を６０％以上、かつ、８５％以下とすることにより、アスの発生比率を０．６５〜０．７５まで抑えることができる。

したがって、金型ユニット８が初期角度位置に対して９０度又は２７０度で停止している時間を、金型ユニットが各処理室に滞在している時間の５０％以上、かつ、９５％以下とすることが好ましい。さらに金型ユニットが各処理室に滞在している時間の６０％以上、かつ、８５％以下にすることが好ましい。

以下、上記の検討を踏まえた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がターンテーブル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。

図７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の温度変化を示すグラフであり、横軸は時間を、縦軸は温度を示している。

まず、ターンテーブル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が交換部５０に到達すると、外部ケーシング２の開口部２Ａのシャッターが開かれる。このように外部ケーシング２の開口部のシャッターが開かれたら、この開口部２Ａを通して、成形処理が完了した金型ユニット８を外部へ取り出し、新たなガラス材料が収容された金型ユニット８をターンテーブル４の回転盤１０に形成された開口１０Ａ上に配置する。

そして、前回の回転動作の完了から予め設定されたターンテーブル４の停止時間（以下、タクトタイムという）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、ターンテーブル４が平面視反時計回りに一定角度回転する。なお、タクトタイムは、各室に金型ユニット８が搬入されてから、搬出されるまでの時間に略等しい。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急熱室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が通るため、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。

第１急熱室２０に金型ユニット８が搬送されると、金型ユニット８を急速加熱する第１急熱ステップが行われる。第１急熱室２０内は、搬送経路の両側に設けられたヒータ３４により、ガラス屈伏点温度（Ｔｓ）と同等もしくはそれ以上の温度に保たれている。そして、第１急熱室２０に搬送された金型ユニット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。

また、第１急熱ステップでは、ヒータ３４により金型ユニット８を加熱しながら、以下のように、自転機構１４により金型ユニット８を自転させる。
すなわち、第１急熱室２０に金型ユニット８が搬送されると、自転機構１４が、金型ユニット８が平面視で反時計回りに９０度回転する。これにより、金型ユニット８は、第１急熱室２０に搬送された直後の相対角度位置に対して、９０度自転した状態となる。そして、自転機構１４は、金型ユニット８が第１急熱室２０に予め設定されたターンテーブル４の停止時間（以下、タクトタイムという）の４２．５％の時間が経過するまで、停止する。

そして、第１急熱室２０に滞在している時間の４２．５％経過したら、再び、自転機構１４が金型ユニット８を平面視で反時計回りに９０度回転させる。これにより、金型ユニット８は、第１急熱室２０に搬送された直後の相対角度位置に対して、１８０度自転した状態となる。この状態で、自転機構１４は、タクトタイムの７．５％の時間が経過するまで停止する。

自転機構１４は、タクトタイムの７．５％の時間停止したら、再び、金型ユニット８が平面視で反時計回りに９０度回転する。これにより、金型ユニット８は、第１急熱室２０に搬送された直後の相対角度位置に対して、２７０度自転した状態となる。そして、自転機構１４は、金型ユニット８がタクトタイムの４２．５％の時間が経過するまで、停止する。

そして、自転機構１４は、タクトタイムの４２．５％の時間停止したら、再び、金型ユニット８が平面視で反時計回りに９０度回転する。これにより、金型ユニット８は、第１急熱室２０に搬送された直後の相対角度位置と等しい状態に戻る。この状態で、自転機構１４は、タクトタイムの７．５％の時間が経過するまで停止する。

金型ユニット８が自転機構１４により第１急熱室２０に搬送された直後の相対角度位置と等しい状態まで回転された後、タクトタイムの７．５％の時間が経過すると、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、ターンテーブル４が平面視反時計回りに一定角度回転する。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急熱室２２内へ搬送される。上記のような、タイミングで自転機構１４が金型ユニット８を回転させることにより、金型ユニット８が初期角度位置に対して９０度又は２７０度で停止している時間が、金型ユニットが第１急熱室２０に滞在している時間の８５％となる。

前回のターンテーブル４の回転から予め設定されたタクトタイムが経過すると、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、ターンテーブル４が平面視反時計回りに一定角度回転する。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急熱室２２内に搬送される。

第２急熱室２２に金型ユニット８が搬送されると、金型ユニット８をガラス屈伏点温度（Ｔｓ）程度まで急速加熱する第２急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）と同等もしくはそれ以上の温度に保たれている。これにより、第２急熱室２２内に搬送された金型ユニット８内のガラス材料６０がガラス屈伏点温度（Ｔｓ）程度に到達するまで加熱される。

また、これと並行して、第１急熱室２０と同様に、制御部１５が、金型ユニット８を所定のタイミングで９０度ずつ平面視反時計回りに断続的に回転する動作を行うように第２急熱室２２の直下の自転機構１４を制御する。すなわち、制御部１５は、第１急熱室２０と同様に、第２急熱室２２においても、金型ユニット８が初期相対角度位置に対して９０度又は２７０度で停止している時間が、タクトタイムの８５％となるように自転機構１４を制御する。

前回のターンテーブル４の回転から予め設定されたタクトタイムが経過すると、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、ターンテーブル４が平面視反時計回りに一定角度回転する。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２４内に搬送される。

均熱室２４に金型ユニット８が搬送されると、金型ユニット８及び内部に収容されたガラス材料６０を均熱化する均熱ステップが行われる。均熱室２４内は、ヒータ３８によりガラス屈伏点温度（Ｔｓ）程度に保たれている。これにより、金型ユニット８内及び金型ユニット８内のガラス材料６０は、その温度がガラス屈伏点温度（Ｔｓ）程度で均一な温度分布となるように、均熱化される。

また、制御部１５は、均熱室２４においても、第１急熱室２０と同様に、金型ユニット８が初期相対角度位置に対して９０度又は２７０度で停止している時間が、タクトタイムの８５％となるように自転機構１４を制御する。

前回のターンテーブル４の回転から予め設定されたタクトタイムが経過すると、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、ターンテーブル４が平面視反時計回りに一定角度回転する。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、プレス室２６内に搬送される。

プレス室２６に金型ユニット８が搬送されると、プレスステップが行われる。プレスステップでは、ヒータ４２により金型ユニット８をガラス屈伏点温度（Ｔｓ）程度に保つように加熱しながら、プレス機構４７により金型ユニット８をプレスする。この際、ヒータ４２は搬送経路の両側に設けられているため、金型ユニット８の搬送経路の両側の部分が搬送経路の前後の部分に比べて加熱される。しかしながら、上記の通り、第１急熱室２０、第２急熱室２２、及び均熱室２４において、金型ユニット８が初期相対角度位置に対して９０度又は２７０度で停止している時間が、初期相対角度位置で停止している時間よりも長くなるように、自転機構１４により自転されているため、金型ユニット８及びガラス材料６０に生じる温度分布の不均一を抑制できる。

そして、プレスステップが完了し、前回のターンテーブル４の回転からタクトタイムが経過すると、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、ターンテーブル４が平面視反時計回りに一定角度回転する。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２８内に搬送される。

第１徐冷室２８ではヒータ４２により金型ユニット８を加熱しながら、ゆっくりと金型ユニット８を冷却する第１の徐冷ステップが行われる。また、第１徐冷室２８においても、制御部１５は、第１急熱室２０と同様に、金型ユニット８が初期角度位置に対して９０度又は２７０度で停止している時間が、金型ユニット８が第１徐冷室２８に滞在している時間の８５％となるように自転機構１４を制御する。

そして、第１徐冷ステップが完了し、前回の回転から予め設定されたタクトタイムが経過すると、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、ターンテーブル４が平面視反時計回りに一定角度回転する。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３０内に搬送される。

第２徐冷室３０ではヒータ４４により金型ユニット８を加熱しながら、ゆっくりと金型ユニット８を冷却する第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４４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若干低い温度に保たれている。そして、第２徐冷室３０においても、制御部１５は、第１急熱室２０と同様に、金型ユニット８が初期角度位置に対して９０度又は２７０度で停止している時間が、金型ユニット８が第２徐冷室３０に滞在している時間の８５％となるように自転機構１４を制御する。これにより、金型ユニット８内のガラス成形体（プレス処理が完了したガラス材料）６０は、ガラス転移温度よりも１０℃高い温度（Ｔｇ＋１０℃）で均熱化される。

前回のターンテーブル４の回転からタクトタイムが経過すると、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、ターンテーブル４が平面視反時計回りに一定角度回転する。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３０から第３徐冷室３２内へ搬送される。

第３徐冷室３２に金型ユニット８が搬送されると、金型ユニット８をさらに徐冷する第３の徐冷ステップが行われる。第３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（Ｔｇ）よりも十分に低い温度に保たれている。

そして、第３徐冷室３２においても、制御部１５は、第１急熱室２０と同様に、金型ユニット８が初期角度位置に対して９０度又は２７０度で停止している時間が、金型ユニット８が第３徐冷室３２に滞在している時間の８５％となるように自転機構１４を制御する。これにより、金型ユニット８内のガラス成形体（プレス処理が完了したガラス材料）６０は、ガラス転移温度（Ｔｇ）よりも十分低い温度まで冷却される。

前回のターンテーブル４の回転からタクトタイムが経過すると、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、ターンテーブル４が一定角度回転する。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及び内部のガラス成形体６０は急速に冷却される。なお、急冷部４８には、自転機構１４が設けられていないが、これは、第３徐冷室３２においてガラス成形体６０の温度がガラス転移温度（Ｔｇ）よりも十分低い温度まで冷却されて固化いるため、急冷部４８でガラス成形体６０が変形する可能性が低いためである。

さらに、前回のターンテーブル４の回転から予め設定されたタクトタイムが経過すると、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、ターンテーブル４が一定角度回転する。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、交換部５０へ搬送される。

交換部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。ターンテーブル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が交換部５０に到達すると、外部ケーシング２の開口部２Ａのシャッターが開かれる。外部ケーシング２の開口部２Ａのシャッターが開かれたら、この開口部２Ａを通して、成形処理が完了した金型ユニット８は外部へ取り出される。そして、新たなガラス材料６０が収容された金型ユニット８がターンテーブル４の回転盤１０上に載置される。
以上の工程により、ガラス成形体６０の製造が完了する。

本実施形態のように、搬送経路の両側にヒータ３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６が設けられているガラス成形体の製造装置１では、金型ユニット８の両側から加熱されるため、ヒータ３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６から受ける熱が金型ユニット８の部分によって異なり、金型ユニット８の表面に温度分布が発生しやすい。これに対して、本実施形態では、制御部１５が、各処理室において、金型ユニット８が初期相対角度位置で停止している停止時間よりも、金型ユニット８が初期相対角度位置に対して９０度又は２７０度で停止している停止時間が長くなるように、自転機構１４を制御している。このため、第１急熱室２０、第２急熱室２２及び均熱室２４において搬送方向の両側に位置する部分が加熱された後、自転機構１４により金型ユニット８が自転されて、プレス室２６内に搬入される。これにより、金型ユニット８の、直前の処理室（第１急熱室２０、第２急熱室２２及び均熱室２４）においてヒータ３４、３６、３８に対向した部分と異なる部分が、プレス室２６に配置されているヒータ４０に長時間にわたって対向するように配置される。すなわち、直前の処理室（第１急熱室２０、第２急熱室２２及び均熱室２４）と、プレス室２６とにおける、金型ユニット８のヒータ３４、３６、３８、４０に対する相対位置を変化させるように金型ユニット８を自転させる構成をとることにより、プレスステップにおける金型ユニット８及び金型ユニット８内のガラス材料６０の温度分布の不均一を抑制することができ、良質なガラス成形体を製造することができる。

さらに、本実施形態では、プレス室２６において搬送方向の両側に位置する部分が加熱された後、第１徐冷室２８、第２徐冷室３０、及び第３徐冷室３２において、プレス室２６においてヒータ４０に対向した部分と異なる部分が、第１徐冷室２８、第２徐冷室３０、及び第３徐冷室３２に配置されているヒータ４２、４４、４６に長時間にわたって対向するように配置される。すなわち、プレス室２６と、第１徐冷室２８、第２徐冷室３０、及び第３徐冷室３２とにおける、金型ユニット８のヒータ４０、４２、４４、４６に対する相対位置を変化させるように金型ユニット８を自転させる構成をとることにより、わずかなプレスステップにおいて温度分布の不均一が生じたとしても、金型ユニット８及び金型ユニット８内のガラス材料６０の温度分布の不均一を抑制した状態で徐冷することができ、良質なガラス成形体を製造することができる。

また、本実施形態では、制御部１５が、金型ユニット８が初期相対角度位置から９０度又は２７０度自転した相対角度位置で停止するように自転機構１４を制御するため、プレスステップにおいて、最もヒータ４０から放射熱を受けにくい部分が他のステップにおいて、ヒータから最も放射熱を受けることとなり、より効率よく金型ユニット８及び金型ユニット８内のガラス材料６０の温度分布の不均一を抑制することができる。

また、本実施形態では、タクトタイムに対する、金型ユニット８が初期相対角度位置から９０度自転した相対角度位置である停止時間及び金型ユニット８が初期相対角度位置から２７０度自転した相対角度位置である停止時間の合計時間の割合が、６０％以上８５％以下とした。これにより、プレス室２６以外の処理室における初期相対角度位置から９０度又は２７０度自転した相対角度位置である停止時間が長すぎることによって、金型ユニット８及びガラス材料６０に温度分布の不均一が生じることを防止できる。

なお、本実施形態では、プレス室２６以外の各処理室２０、２２、２４、２８、３０、３２において、自転機構１４の停止角度位置及び停止角度位置における停止時間を制御を行っているが、少なくとも一室において自転機構の回転の制御を行えば、金型ユニット８及びガラス材料６０に温度分布の不均一が生じることを防止できる。ただし、この場合、徐冷室において自転機構の回転の制御を行うことが望ましい。

また、本実施形態では、プレス室２６以外の各処理室２０、２２、２４、２８、３０、３２において、同じように自転機構の回転を制御しているが、これに限らず、各処理室で停止角度位置及び停止角度位置における停止時間を変更してもよい。

また、本実施形態では、金型ユニット８を９０度ずつ回転させていたが、これに限らず、例えば、６０度又は４５度ずつ回転させてもよい。なお、このような場合であっても、金型ユニットが各処理室から搬出される角度位置が、搬入された初期相対角度位置と同じであることが望ましい。

また、本実施形態では、第１急熱室２０、第２急熱室２２、均熱室２４、プレス室２６、第１徐冷室２８、第２徐冷室３０、及び第３徐冷室３２を備えたガラス成形体の製造装置１を例として説明しているが、これに限らず、プレス室が複数設けられている装置や、徐冷室又は急熱室を一室のみしか備えていないような装置であっても、本発明を適用することができる。すなわち、本発明は、金型ユニットの加熱を行う加熱室、金型ユニットにプレス処理を行うプレス室、及び金型ユニットを冷却する冷却室を備えた装置であれば適用することができる。

以下、図面を参照して本発明を総括する。
本発明のガラス成形体の製造方法は、図１に示すように、ガラス材料が内部に配置された金型ユニット８を所定の搬送経路に沿って搬送するターンテーブル４と、ターンテーブル４に沿って設けられたガラス材料に加熱処理を行う急熱室２０、２２及び均熱室２４、ガラス材料にプレス処理を行うプレス室２６、並びにガラス材料に徐冷処理を行う第１〜第３徐冷室２８、３０、３２と、これら処理室２０、２２、２４、２６、２８、３０、３２の搬送経路の両側に設けられたヒータ３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６と、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方法であって、ガラス成形体の製造装置１は、プレス室２６以外の各処理室に設けられ、断続的に金型ユニット８を自転させる自転機構１４と、自転機構１４の停止角度位置及び停止角度位置における停止時間を制御する制御部１５と、を備え、急熱室２０、２２において、ヒータ３４、３６によりガラス材料に加熱処理を行う加熱ステップと、プレス室２６において、ヒータ４０によりガラス材料を加熱しながら、ガラス材料にプレス処理を行うプレスステップと、第１〜第３徐冷室２８、３０、３２において、ヒータ４２、４４、４６によりプレスが完了した成形体の温度を制御しながら降下させる徐冷ステップと、を備え、徐冷ステップ又は加熱ステップの少なくとも一方において、断続的に金型ユニット８を自転させ、制御部１５は、金型ユニット８が各処理室に搬入された直後の搬送経路に対する初期相対角度位置で停止している停止時間よりも、金型ユニットが初期相対角度位置と異なる相対角度位置で停止している停止時間が長くなるように、自転機構１４を制御する。

また、本発明のガラス成形体の製造装置１は、図１に示すように、ガラス材料が内部に配置された金型ユニット８を所定の搬送経路に沿って搬送するターンテーブル４と、ターンテーブル４に沿って設けられたガラス材料に加熱処理を行う急熱室２０、２２及び均熱室２４、ガラス材料にプレス処理を行うプレス室２６、並びにガラス材料に徐冷処理を行う第１〜第３徐冷室２８、３０、３２と、これら処理室２０、２２、２４、２６、２８、３０、３２の搬送経路の両側に設けられたヒータ３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６と、を備えたガラス成形体の製造装置であって、さらに、ガラス成形体の製造装置１は、プレス室２６以外の処理室に設けられ、断続的に金型ユニット８を自転させる自転機構１４と、自転機構１４の停止角度位置及び停止角度位置における滞在時間を制御する制御部１５と、を備え、制御部１５は、金型ユニット８が各処理室に搬入された直後の搬送経路に対する初期相対角度位置で停止している停止時間よりも、金型ユニットが初期相対角度位置と異なる相対角度位置で停止している停止時間が長くなるように、自転機構１４を制御する。

１ ガラス成形体の製造装置
２ 外部ケーシング
４ ターンテーブル
６ 内部ケーシング
８ 金型ユニット
１０ 回転盤
１２ 型支持部材
１４ 自転機構
１５ 制御部
２０ 第１急熱室
２２ 第２急熱室
２４ 均熱室
２６ プレス室
２８ 第１徐冷室
３０ 第２徐冷室
３２ 第３徐冷室
３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６ ヒータ
４５ 支持台
４７ プレス機構
４８ 急冷部
５０ 交換部
５２ 金型
５４ 上型
５６ 下型
５８ 同型
６０ ガラス材料（ガラス成形体）

Claims (11)

1. ガラス材料が内部に配置された金型ユニットを所定の搬送経路に沿って搬送する搬送機構と、
   前記搬送経路に沿って設けられた前記ガラス材料に加熱処理を行う加熱室、前記ガラス材料にプレス処理を行うプレス室、及び前記ガラス材料に徐冷処理を行う徐冷室と、
   前記加熱室、プレス室、及び徐冷室の前記搬送経路の両側に設けられたヒータと、を備えたガラス成形体の製造装置により、ガラス成形体を製造する方法であって、
   前記ガラス成形体の製造装置は、前記徐冷室又は加熱室の少なくとも一方に設けられ、断続的に前記金型ユニットを自転させる自転機構と、
   前記自転機構の停止角度位置及び停止角度位置における停止時間を制御する制御部と、を備え、
   前記加熱室において、前記ヒータにより前記ガラス材料に加熱処理を行う加熱ステップと、
   前記プレス室において、前記ヒータにより前記ガラス材料を加熱しながら、前記ガラス材料にプレス処理を行うプレスステップと、
   前記徐冷室において、前記ヒータにより前記プレスした成形体の温度を制御しながら降下させる徐冷ステップと、を備え、
   前記徐冷ステップ又は加熱ステップの少なくとも一方において、前記自転機構により断続的に前記金型ユニットを自転させ、
   前記制御部は、前記金型ユニットが前記徐冷室又は加熱室の少なくとも一方の室に搬入された直後の前記搬送経路に対する初期相対角度位置又は初期相対角度位置に対して反対方向を向くまで自転した角度位置で停止している停止時間よりも、前記金型ユニットが前記初期相対角度位置又は初期相対角度位置に対して反対方向を向くまで自転した角度位置と異なる相対角度位置で停止している停止時間が長くなるように、前記自転機構を制御する、ガラス成形体の製造方法。
2. 前記制御部は、前記金型ユニットが前記徐冷室又は加熱室の少なくとも一方の室に搬入されてから搬出されるまでの間に、前記初期相対角度位置から９０度又は２７０度自転した相対角度位置で最も長い時間停止するように前記自転機構を制御する、請求項１に記載のガラス成形体の製造方法。
3. 前記制御部は、前記金型ユニットが前記初期相対角度位置から９０度自転した相対角度位置で停止している停止時間と、前記金型ユニットが前記初期相対角度位置から２７０度自転した相対角度位置で停止している停止時間とが等しくなるように、前記金型ユニットが前記自転機構を制御する、請求項２に記載のガラス成形体の製造方法。
4. 前記搬送機構は、ターンテーブルを有し、
   前記加熱室、プレス室、及び徐冷室は、前記ターンテーブル上に円周に沿って配置されている、請求項１から３の何れか１項に記載されたガラス成形体の製造方法。
5. 前記徐冷ステップ又は加熱ステップの両方において、前記金型ユニットの自転を行う、請求項１から４の何れか１項に記載されたガラス成形体の製造方法。
6. 前記少なくとも一方の室に搬入されてから搬出されるまでの時間であるタクトタイムに対する、前記金型ユニットが前記初期相対角度位置から９０度自転した相対角度位置である停止時間及び前記金型ユニットが前記初期相対角度位置から２７０度自転した相対角度位置である停止時間の合計時間の割合が、６０％以上８５％以下である、請求項５に記載されたガラス成形体の製造方法。
7. 前記金型ユニットは、前記ガラス成形体の形状に対応する成形面を有する成形型と、前記成形型を保持する型支持部材とを有する、請求項１から６の何れか１項に記載されたガラス成形体の製造方法。
8. 前記搬送機構は、開口が形成されたターンテーブルを有し、
   前記金型ユニットは前記開口を跨ぐように前記ターンテーブルに載置されて搬送され、
   前記自転機構は、前記ターンテーブルの下方に配置され、上下方向に伸張可能であり、かつ、中心軸を中心に自転可能な自転軸を有する、
   請求項１から７の何れか１項に記載されたガラス成形体の製造方法。
9. ガラス材料が内部に配置された金型ユニットを所定の搬送経路に沿って搬送する搬送機構と、
   前記搬送経路に沿って設けられた、前記ガラス材料に加熱処理を行う加熱室、前記ガラス材料にプレス処理を行うプレス室、及び前記成形体に徐冷処理を行う徐冷室と、
   前記加熱室、プレス室、及び徐冷室の前記搬送経路の両側に設けられたヒータと、を備えたガラス成形体の製造装置であって、
   さらに、前記ガラス成形体の製造装置は、前記徐冷室又は加熱室の少なくとも一方に設けられ、断続的に前記金型ユニットを自転させる自転機構と、
   前記自転機構の停止角度位置及び停止角度位置における滞在時間を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、金型ユニットが前記徐冷室又は加熱室の少なくとも一方の室に搬入された直後の前記搬送経路に対する初期相対角度位置又は初期相対角度位置に対して反対方向を向くまで自転した角度位置で停止している停止時間よりも、金型ユニットが前記初期相対角度位置又は初期相対角度位置に対して反対方向を向くまで自転した角度位置で停止している停止時間が長くなるように、前記自転機構を制御する、ガラス成形体の製造装置。
10. 前記金型ユニットは、前記ガラス成形体の形状に対応する成形面を有する成形型と、前記成形型を保持する型支持部材とを有する、請求項９に記載されたガラス成形体の製造装置。
11. 前記搬送機構は、開口が形成されたターンテーブルを有し、
    前記金型ユニットは前記開口を跨ぐように前記ターンテーブルに載置されて搬送され、
    前記自転機構は、前記ターンテーブルの下方に配置され、上下方向に伸張可能であり、かつ、中心軸を中心に自転可能な回転軸を有する、
    請求項９又は１０に記載されたガラス成形体の製造装置。

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