(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硝材を挟持及び開放可能な金型部と、
前記金型部を介して前記硝材を加圧する加圧ユニットと、
前記金型部を加熱するヒータユニットと、
前記金型部を前記金型に２ｋ〜２００ｋＨｚの発振周波数で、かつ、２００〜２０００Ｇの加速度で超音波印加する超音波印加ユニットと、
少なくとも前記金型部、前記加圧ユニット、前記超音波印加ユニットを床面上に支持するフレームとを備え、
前記超音波印加ユニットは、その節部に相当する部分で、前記フレームに支持されており、
前記超音波印加ユニットは、反射波を検知し、かつ、反射波強度が最小になるように前記発振周波数を可変制御する制御装置とを備えていることを特徴とするガラス成形装置。
【請求項２】
前記ヒータユニットは、前記金型に組み込まれていることを特徴とする請求項１に記載のガラス成形装置。
【請求項３】
金型に硝材を搬入する搬入工程と、
前記金型を加熱する加熱工程と、
前記金型を介して前記硝材を加圧する加圧工程と、
成形後の硝材を搬出する搬出工程とを備え、
前記加圧工程中において、少なくともプレス開始から徐冷終了までの間であって、ガラス粘度が１０８〜１０１３ [ｐｏｉｓｅ]の状態で、前記金型を、２００から２０００Ｇの加速度で、かつ、２ｋＨｚから２００ｋＨｚの周波数で振動させ、前記周波数は、反射波の強度が最小になるよう可変制御されることを特徴とするガラス成形方法。
【請求項４】
前記搬入工程は、前記金型を２００〜２０００Ｇの加速度で、かつ、２ｋＨｚから２００ｋＨｚの周波数で振動させる超音波印加工程を有することを特徴とする請求項３に記載のガラス成形方法。
【請求項５】
前記搬入工程は、前記硝材を所定温度まで予備加熱し、
前記加熱工程は、前記金型を前記所定温度より低い温度に保持する保持工程を備えていることを特徴とする請求項３に記載のガラス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ガラスレンズ等の高精度ガラス素子を成形するガラス成形装置及びガラス成形方法に関し、特に、複雑形状の転写性向上、変形（成形）速度向上、及び成形温度低温化に伴う金型長寿命化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラや光ディスク用ピックアップレンズ等に代表される高精度ガラスレンズは、近年、所望のレンズ形状に加工された高精度金型と、硝材（ガラスの材料）を同一温度まで加熱し、プレス成形することにより製造されている。
【０００３】
本製造プロセスを実現するために、硝材を、金型上に設置し、前記金型を窒素雰囲気中で赤外線ランプ、あるいは高周波で加熱し、硝材と金型が同温になった状態でプレス成形する成形装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この成形装置では、金型と硝材が同一温度で成形するために、非常に精度が高く、光学的歪みのない素子製造を行うことができるようになった。
【０００４】
一方、レンズ高機能化に伴い硝材半径より、小さな曲率半径を有した金型で成形する必要性が求められてきた。この場合、硝材と金型間に間隙が形成されるため、そのまま成形するとエア溜まりなどの欠陥が生じ、転写性が低下する。そこで、成形室内を排気し、真空中でガラス成形を行う成形装置が開発されてきた。しかしながら、成形室を真空排気する時間がサイクルタイムに加算されるため、生産性の低下を招いていた。これを解決すべく、真空排気領域を極小化して、排気時間の短縮が図るガラス成形装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
なお、全プレスストロークの９／１０までプレス軸を振動させて、安価な円柱硝材で光学素子を成形する成形装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。この場合、成形中、あるいは徐冷保圧中は、一定のプレスカで成形することとなっている。また、同様に、冷却中に加振する成形装置が知られている（例えば、特許文献４参照）。しかし、冷却中は、ガラス粘度が高くなり、ガラスの流動性が減少してしまう。従って、このような状態で、加振をしても転写性の向上は期待できなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許２６４２０１９号公報
【特許文献２】特開２００３−４８７２８号公報
【特許文献３】特開昭６０−２４６２３１号公報
【特許文献４】特開平２−２５２６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したガラスの成形装置・成形方法では、次のような問題があった。すなわち、転写性を向上させるためには、真空排気装置が必要になり、かつ、成形室を気密保持可能な機構にしなくてはならず、装置価格が高くなるととともに、サイクルタイムが長くなり、生産性が低下するという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、簡単な構成で複雑形状の転写性向上及び生産性向上を図ることができるガラス成形装置及びガラス成形方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のガラス成形装置及びガラス成形方法は次のように構成されている。
【００１０】
硝材を挟持及び開放可能な金型部と、前記金型部を介して前記硝材を加圧する加圧ユニットと、前記金型部を加熱するヒータユニットと、前記金型部を前記金型に２ｋ〜２００ｋＨｚの発振周波数で、かつ、２００〜２０００Ｇの加速度で超音波印加する超音波印加ユニットと、少なくとも前記金型部、前記加圧ユニット、前記超音波印加ユニットを床面上に支持するフレームとを備え、前記超音波印加ユニットは、その節部に相当する部分で、前記フレームに支持されており、前記超音波印加ユニットは、反射波を検知し、かつ、反射波強度が最小になるように前記発振周波数を可変制御する制御装置とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
金型に硝材を搬入する搬入工程と、前記金型を加熱する加熱工程と、前記金型を介して前記硝材を加圧する加圧工程と、成形後の硝材を搬出する搬出工程とを備え、前記加圧工程中において、少なくともプレス開始から徐冷終了までの間であって、ガラス粘度が１０８〜１０１３ [ｐｏｉｓｅ]の状態で、前記金型を、２００から２０００Ｇの加速度で、かつ、２ｋＨｚから２００ｋＨｚの周波数で振動させ、前記周波数は、反射波の強度が最小になるよう可変制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡単な構成で複雑形状の転写性向上及び生産性向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る成形装置を示す縦断面図。
【図２】同成形装置を示す横断面図。
【図３】同成形装置の金型と超音波印加ユニットを示す断面図。
【図４】同成形装置の超音波印加ユニットを示す斜視図。
【図５】同成形装置の制御回路を示すブロック図。
【図６】転写性評価用に製作した試作金型を示す断面図。
【図７】転写性評価用に用いる代表的な硝材の粘度−温度依存性を示す図。
【図８】転写性評価用実験時の温度・加圧プロファイル。
【図９】転写性評価用実験における超音波印加時加速度、成形温度、スリットの入込み量との関係を示すグラフ。
【図１０】転写性評価用実験におけるスリット流入量のプロセス中の変化を示すグラフ。
【図１１】超音波印加による断熱性を評価する評価装置を示す模式図。
【図１２】同評価装置による断熱性の実験結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本発明の一実施形態に係る成形装置を示す縦断面図、図２は同成形装置を示す横断面図、図３は成形装置の金型と超音波印加ユニットを示す断面図、図４は同成形装置の超音波印加ユニットを示す斜視図、図５は同成形装置の制御回路１１０を示すブロック図である。なお、各図において適宜構成を拡大、縮小、省略して示している。
【００１５】
図１及び図２に示す成形装置１０は、例えばガラス素材Ｇａ等の硝材（硝材）を、加熱処理により軟化させ、プレス処理により成形することにより、デジタルカメラ等に代表される非球面ガラスレンズ等の高精度光学ガラス素子等のガラス成形品Ｇｂ（成形品）を成形するための成形装置である。
【００１６】
成形装置１０は、床面に自立するためのフレーム１１を備えており、このフレーム１１に後述する各ユニットが支持されている。
【００１７】
ガラス素材Ｇａを熱処理しながら加圧することにより成形処理する加圧ユニット２０と、加圧ユニット２０にガラス素材Ｇａを供給する搬入ロボット４０と、加圧ユニット２０からガラス成形品Ｇｂを搬出する搬出ロボット５０と、加圧ユニット２０にガラス素材Ｇａを搬入する搬入側ロードロックユニット６０と、加圧ユニット２０にてガラス成形品Ｇｂを搬出する搬出側ロードロックユニット７０と、ガラス材料Ｇａを供給する供給機構８０と、これら各部を連携制御する制御装置１００とを備えている。
【００１８】
加圧ユニット２０は、上軸２１、下軸２２、支持プレート２３、上下のダイホルダ２６ａ，２６ｂ、上下の金型２７ａ，２７ｂからなる金型部２７、金型部２７を収容する成形チャンバ２８、成形チャンバ２８の外周に配置されたヒータユニット２９と、金型２７を超音波印加する超音波印加ユニット３０とを備えている。
【００１９】
上軸２１は、フレーム１１及び支持プレート２３に上下方向の移動が自在となるように保持され、下方に向かって延びる円柱状に構成されている。上軸２１の先端（下端）にはダイホルダ２６ａが取り付けられている。図中２６ｃはダイプレートを示している。上軸２１は、サーボモータ２４により駆動されるスクリュージャッキ等の減速機２５により昇降する。
【００２０】
下軸２２は、フレーム１１に固定支持されている。下軸２２の上端にはダイホルダ２６ｂが取り付けられ、その上には金型部２７を載置するダイプレート２６ｄが設置されている。なお、ダイホルダ２６ａ，２６ｂは、例えばセラミックス材（例えば、ＳｉＣやＴｉＣなど）で構成されている。
【００２１】
成形チャンバ２８及びヒータユニット２９は、支持プレート２３に支持され、支持プレート用アクチュエータ２３ａにより開閉する。
【００２２】
超音波印加ユニット３０は、図３及び図４に示すように、ダイホルダ２６ｂの下端に設けられたホーン３１と、ピエゾ素子６枚からなる振動子３２と、ホーン３１をフレーム１１に支持するための固定フランジ３３を備えている。固定フランジ３３は、溝状の切欠部３３ａが設けられ、切欠部３３ａの周囲の締結面（節部）３３ｂにてフレーム１１に締結されている。このため、振動子３２の振動がフレーム１１に吸収されることなく、金型２７に伝達されるようにしている。なお、ピエゾ素子への給電は、下軸２２下部にある電流導入端子にて真空シールしつつ、行われる。
【００２３】
振動子３２から金型２７までは、振動解析（ＦＥＭ）等を駆使して、振動子３２からの発振が、最も効率よく金型２７まで伝わるように、形状設計されている。
【００２４】
金型２７上での周波数と超音波印加強度を測定したところ、周波数は２４ｋＨｚ、超音波印加強度は最小レンジで５００Ｇ、最大レンジで１０００Ｇであった。超音波印加強度と周波数から、振幅を逆算すると０．４μｍほどであることが推定された。また、成形アプリケーションにより金型形状が異なるので、振動系の固有共振振動数に変化が生じるが、後述するように制御回路１１０における自動追尾を行うことで、所望の振動条件を安定して制御可能となっている。
【００２５】
搬入ユニット４０は、搬入ロボット４１を備えている。搬入ロボット４１は、ガラス材料Ｇａを１又は２個保持するとともに水平方向に移動する搬送バケット４２とを備えている。
【００２６】
搬送バケット４２は、接離（開閉）可能な複数の爪を有し、ガラス材料Ｇａを閉状態にして把持する。把持した状態でさらに搬送バケット４２を移動させることにより金型２７の所定位置で爪を開閉することによりガラス素材Ｇａを落下させ、下金型２７ｂ上に供給する。
【００２７】
搬出ユニット５０は、搬出ロボット５１を備えている。搬出ロボット５１は、水平方向に移動する吸着機構部５２を備え、吸着機構部５２は、上向きの吸着ノズル５３及び下向きの吸着ノズル５４を備えている。吸着機構部５４は、ガラス成形品Ｇｂを吸着ノズル５３，５４のいずれかによってガラス成形品Ｇｂを吸着することにより保持し、後述する搬送台７４に移動する。
【００２８】
なお、通常は下向きの吸着ノズル５４を用い、成形後にガラス成形品Ｇｂが上金型２７ａについている場合に上向き吸着ノズル５３を用いる。例えば下向き吸着ノズル５４を用いて吸着しようとしたときに圧力が上がらない場合には上金型２７ａにガラス成形品Ｇｂが付着していると判断し、上向きの吸着ノズル５３を用いて搬送する。
【００２９】
搬入側ロードロックユニット６０は、チャンバ６１と、このチャンバ６１を開閉するチャンバアクチュエータ６２と、移載機構６３と、搬送台６４と、搬送台６４を上下させる搬送台アクチュエータ６５とを備えている。
【００３０】
搬出側ロードロックユニット７０は、チャンバ７１と、このチャンバ７１を開閉するチャンバアクチュエータ７２と、搬出パレットＱを支持する搬送台７４と、搬送台７４を上下させる搬送台アクチュエータ７５とを備えている。
【００３１】
供給機構８０は、搬入側ロードロック６０の外側に配置され、搬送パレットＰを介してガラス素材Ｇａを順次供給する機能を有している。
【００３２】
制御装置１００は、後述するように各部を連携制御する。なお、超音波印加ユニット３０の振動子３２の発振周波数については、図５に示すような自動追尾を行う制御回路１１０を有している。すなわち、自動追尾の方式は、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）制御方式を採用した。振動子３２の共振状態の検出方法は、制御回路１１０内に位相弁別回路１１１を設けて、共振時における電圧と電流の位相特性からモーショナル成分（振動速度に比例した信号）を検出する手法を用い、その検出信号をフィードバックさせてＰＬＬ自動追尾させている。
【００３３】
ＶＣＯ（電圧制御発信器）１１２で発生させた駆動信号は振動の強さを決定するＶＣＡ（電圧制御増幅器）１１３で増幅させた後、高周波アンプ１１４で更に高出力化（高電圧化）し、振動子３２を駆動する。ここで、駆動する振動子電圧と、振動子３２に流れ込む振動子電流の位相状態を位相弁別器１１１で検出し、常に電圧と電流の位相関係が同一状態となるようにＶＣＯ１１２の周波数を制御する。なお、自動追尾については他の方式を用いてもよい。
【００３４】
このように構成されたガラス成形装置１０を用いてガラス成形品Ｇｂを製造する手順について説明する。すなわち、搬入パレットＰにガラス材料（常温硝材）Ｇａを並べておく。搬入パレットＰ上にガラス材料Ｇａが無くなった場合はガラス材料Ｇａを再び並べる。7または材料が並べられた搬入パレットＰごと交換してもよい。一方、空の状態の搬送台７４は搬送台アクチュエータ７５で下げておく。チャンバ７１をチャンバアクチュエータ７２で下げ、搬出側ロードロック室Ｌ２を閉じておく。
【００３５】
まず、チャンバアクチュエータ６２によりチャンバ６１を上に移動して搬入側ロードロック室Ｌ１を開放する。移載機構６３で搬入パレットＰからガラス材料Ｇａを１つ吸着し、搬送台６４に置く。この搬送台６４にヒータを設置しガラス材料Ｇａを予熱してもよい。チャンバアクチュエータ６２によりチャンバ６１を閉める。なお、窒素ガスを送って、搬入側ロードロック室Ｌ１内を窒素ガスで満たしてもよい。
【００３６】
次に、搬送台アクチュエータ６５で搬送台６４を搬送バケット４２と同レベルの高さまで下げる。搬送バケット４２を図１中左方に移動する。
【００３７】
次に、搬送台６４上のガラス材料Ｇａを搬送バケット４２で把持する。搬送バケット４２にはヒータが設置されていて、ガラス材料を加熱することができる。なお、最初だけガラス材料Ｇａを２個、搬送バケット４２に載せる。２回目からは１個ずつ供給する。搬送バケット４２上のガラス材料Ｇａは交互に金型２７に供給される。このことにより、搬送バケット４２上でのガラス材料Ｇａの加熱時間を十分とることができる。
【００３８】
上金型２７ａを上部に移動させて金型２７を開き、支持プレート用アクチュエータ２３ａにより成形チャンバ２８を開く。
【００３９】
搬入ロボット４１を下金型２７ｂ上に移動させ搬送バケット４２を開き、下金型２７ｂにガラス材料Ｇａを置く。搬入ロボット４１は搬送バケット４２を閉じ、成形チャンバ２８外の左側に移動する。
【００４０】
成形チャンバ２８を支持プレート用アクチュエータ２３で下に移動する。成形チャンバ２８内を真空にしたい場合は、この時点で真空排気を行う。なお、真空ポンプや配管は図では省略する。
【００４１】
ヒータユニット２９に通電し、所定の加熱を加えるとともに、サーボモータ２４を駆動し、減速機２５を介して上軸２１を下降させ、加圧を開始する。同時に超音波印加ユニット３０により振動を与え、成形を行う。成形に際して、所定のタイミングで加熱と徐冷を行う。また、超音波印加による効果については後述する。
【００４２】
成形が終了したら、上金型２７ａを上部に移動させて金型２７を開き、支持プレート用アクチュエータ２３ａにより成形チャンバ２８を開く。
【００４３】
下金型２７ａ上のガラス成形品Ｇｂを吸着機構部５２により吸着して搬出パレットＱに置く。吸着して空気圧が上がらない場合は上金型２７ａにガラス成形品Ｇｂは吸着していると判断し、吸着機構部５２の上向きの吸着ノズル５３を用い、上金型２７ａについているガラス成形品Ｇｂを吸着して搬出パレットＱに置く。
【００４４】
以上の工程を繰り返し行い、搬出パレットＱがガラス成形品Ｇｂで一杯になったら、搬送台アクチュエータ７５で搬出パレットＱを上げ、チャンバアクチュエータ７２でチャンバ７１を上げ搬出側ロードロック室Ｌ２を開放する。この後、搬出パレットＱ上の成形品を取り出す、または搬出パレットＱごと交換する。
【００４５】
次に、超音波印加ユニット３０による超音波印加の効果について説明する。図６は転写性評価用に製作した試作金型Ｋを示す断面図、図７は代表的な硝材の粘度−温度依存性を示す図、図８は実験時の温度・加圧プロファイルである。
【００４６】
図６に示す試作金型Ｋ（上型Ｋａ、下型Ｋｂ）は、外径４２ｍｍでカーボン材製である。下金型Ｋａには、幅０．５ｍｍ、深さ１０ｍｍのスリットＫｓを設け、外径８ｍｍの円柱硝材Ｓを試作材料として用いた。そして、スリットＫｓへのガラス流入量の大小（深さｄ）で転写性良否を判定した。
【００４７】
図８に示すように、金型温度とプレス力の経時変化を示す。予備加熱なしで、常温から金型と硝材を加熱・成形した。プレス力は０．４ｋＮで２０ｓｅｃ間印加し、その後徐冷しつつ、０．３ｋＮで保圧を行った。超音波は、プレス開始から徐冷終了まで印加した。
【００４８】
なお、成形温度は、３８０℃から４００℃まで変化させ、超音波印加強度は５００〜１０００Ｇまで変化させて、スリットＫｓへの流入量を評価した。
【００４９】
図９は、この結果を示しており、成形時、全温度域にて超音波を印加した方が、スリット流入量が増大し、転写性が向上している。また、スリット流入量の超音波印加強度依存性は、成形温度が高く、ガラス粘度が小さいほど大きくなる。すなわち、粘度が低いさらさらの液体の方がスリットに入り込みやすいが、粘度を低くするためには加熱温度を上げる必要がある。加熱温度が高いとガラスの品質が悪くなったり、金型の寿命が短くなったりする。このような条件よりガラス粘度η＝１０８〜１０１３[ｐｏｉｓｅ]が好ましいことがわかる。
【００５０】
以上、超音波印加することで、転写性が向上し、その効果は、ガラス粘度が１０９．５[ｐｏｉｓｅ]以下の領域で顕著になることがわかる。
【００５１】
図１０は、超音波印加の有無で、スリット流入量が１回のプロセスの中でどのように変化するかを調査した。成形温度は４００℃、ガラス粘度１０８．２[ｐｏｉｓｅ]、超音波超音波印加強度は１０００Ｇとした。また、プレス力は０．４ｋＮ、徐冷時の保圧力は０．３ｋＮである。またプレス時間は、３０ｓｅｃとした。なお、図１０中横軸は、プレス開始（超音波印加する場合には、印加開始からの時間）を示している。
【００５２】
図１０によれば、超音波印加しない場合には、３０ｓｅｃのプレス時間でスリット流入量は１ｍｍであるが、超音波印加すると、約１．８ｍｍとなる。このことは、超音波印加で、成形速度が１．８倍に向上することを示している。
【００５３】
なお、本プロセスでは、プレス後、金型を冷却しつつ、０．３ｋＮで保圧しているが、超音波印加した場合には、前記保圧中でもガラスの流動が生じていることが分かる。なお、超音波印加しない場合には、徐冷中はスリットへの流入は全く生じていない。但し、超音波印加した場合でも、経過時間が増えて、金型温度が低くなるのに伴い、変形速度（グラフの傾き）は小さくなることがわかる。
【００５４】
以上のことから、超音波を印加しつつ成形すると成形温度を低くすることが可能であることが分かる。成形温度を下げられれば、金型の離型膜の寿命も向上させることができ、生産性の向上を図ることができる。
【００５５】
次に、超音波印加による断熱性評価した例を示す。
【００５６】
図１１は超音波印加による断熱性を評価する評価装置２００、図１２はこの評価装置２００による断熱性の実験結果を示すグラフである。評価装置２００の金型２１０の材料はカーボンで、ガラスの代わりに測温可能なＳＵＳ平板Ｄを金型上に設置し、熱電対２２０を取り付けた。熱電対２２０には、データロガー２３０を介してデータ収集用のコンピュータ２４０を接続した。なお、試作品としてガラス材ではなく、ＳＵＳ平板Ｄを用いた理由は、ガラス材に熱電対２２０を取り付け赤外線加熱を行うと、ガラス材は透明であるので、熱電対の取り付け部のみに赤外線が集中し、正しく温度測定ができないためである。そして、図１２に示すように３７０℃まで両者を一端加熱して、その後２８０℃まで放冷した。超音波印加による断熱性が存在すれば、超音波印加は、放冷時のみに印加し、超音波印加有無で冷却速度の相違を計測した。図１２中αが超音波印加、βが超音波印加しなかったものである。
【００５７】
計測結果によれば、超音波印加なしで冷却した場合には、２８０℃までの冷却時間が９９６秒であるのに対して、超音波を印加した場合には、１１５．７秒と１．２倍程度長くなることが判る。したがって、超音波の印加により、断熱性が向上し、硝材（本実験ではＳＵＳ円柱）の冷却時間が長くなった。
【００５８】
この結果、超音波印加を行った方が、断熱性があることがわかった。
【００５９】
このため、予熱されたガラス材料を少し温度の低い金型に置いても保温性があり、成形も行い易くなる。このため、省エネの効果や、冷却時に成形を行い、その後、一気に冷却を加速させることができ、成形サイクルの時間を短縮することができる。
【００６０】
さらに、成形品取出時に上記超音波印加を行い、高温での成形品取出を可能にし、成形サイクル短縮を図る。
【００６１】
そして、最後に非等温成形においては、上記超音波印加で高温硝材と低温金型との接触時間を低減することで、高温硝材設置後の熱放散を回避、プレス直前のガラス粘度を低くでき、プレス速度向上を図ることができる。これにより、成形サイクルの短縮を図ることができる。しかし成形品重量が小さい場合には、超音波印加強度を高くすると、飛散してしまうため、強度を調整することが必要となる。
【００６２】
上述したように、本実施の形態に係るガラス成形装置１０によれば、成形時における超音波印加により、ガラス内部の流動が促進され、転写性を向上させることができる。また、予熱されたガラス材料を金型においても保温性があるため、成形時の加熱時間を短縮でき、さらに、成形品取出時に上記超音波印加を行い、高温での成形品取出を可能にすることで、生産性を向上させることができる。
【００６３】
また、硝材加熱、成形、冷却、各搬送を同時並行で実施することができるため、サイクルタイムを短縮することができる。すなわち、常温の硝材を成形ユニット外の予備加熱ユニットで所定温度まで加熱し、前記高温硝材を搬送装置で、成形ユニット金型上まで搬送、前記素材温度より低温の金型で、冷却しつつ成形する非等温成形と呼ばれるものである。冷却しつつ成形するために、サイクル短縮を図ることができる。
【００６４】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、超音波印加ユニットは、下軸（固定軸）に搭載したが、移動軸である上軸、あるいは上下両方に本ユニットを搭載しても構わない。本効果も、超音波印加によりガラス内部の流動促進に起因すると思われるため、ガラスと同様な粘弾性特性を有した、樹脂、あるいは金属ガラスのようなものでも発現するものと推測される。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］硝材を挟持及び開放可能な金型部と、
前記金型部を介して前記硝材を加圧する加圧ユニットと、
前記金型部を加熱するヒータユニットと、
前記金型部を前記金型に２ｋ〜２００ｋＨｚの発振周波数で、かつ、２００〜２０００Ｇの加速度で超音波印加する超音波印加ユニットと、
少なくとも前記金型部、前記加圧ユニット、前記超音波印加ユニットを床面上に支持するフレームとを備え、
前記超音波印加ユニットは、その節部に相当する部分で、前記フレームに支持されていることを特徴とするガラス成形装置。
［２］前記ヒータユニットは、前記金型に組み込まれていることを特徴とする［１］に記載のガラス成形装置。
［３］前記超音波印加ユニットは、反射波を検知し、かつ、反射波強度が最小になるように前記発振周波数を可変制御する制御装置とを備えていることを特徴とする［１］に記載のガラス成形装置。
［４］金型に硝材を搬入する搬入工程と、
前記金型を加熱する加熱工程と、
前記金型を介して前記硝材を加圧する加圧工程と、
成形後の硝材を搬出する搬出工程とを備え、
前記加圧工程中において、少なくともプレス開始から徐冷終了までの間であって、ガラス粘度が１０８〜１０１３が[ｐｏｉｓｅ]の状態で、前記金型を、２００から２００Ｇの加速度で、かつ、２ｋＨｚから２００ｋＨｚの周波数で振動させる工程ことを特徴とするガラス成形方法。
［５］前記搬入工程は、前記金型を２００〜２０００Ｇの加速度で、かつ、２ｋＨｚから２００ｋＨｚの周波数で振動させる超音波印加工程を有することを特徴とする［４］に記載のガラス成形方法。
［６］前記搬入工程は、前記硝材を所定温度まで予備加熱し、
前記加熱工程は、前記金型を前記所定温度より低い温度に保持する保持工程を備えていることを特徴とする［４］に記載のガラス成形方法。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、簡単な構成で複雑形状の転写性向上及び生産性向上を図ることができるガラス成形装置及びガラス成形方法を提供できる。
【符号の説明】
【００６６】
１０…成形装置、１１…フレーム、２０…加圧ユニット、３０…超音波印加ユニット、４０…搬入ロボット、５０…搬出ロボット、６０…搬入側ロードロックユニット、７０…搬出側ロードロックユニット、８０…供給機構、１００…制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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