(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下型の上下成形面とその外周に位置する胴型の内周面とで囲まれたキャビティを有し、前記上型および下型のうち少なくとも上型が前記胴型の内周面に対して摺動可能である成形型を用い、ガラス素材をプレス成形することによってプレス成形体を製造する方法であって、
前記キャビティ内にある軟化状態のガラス素材を前記上成形面と下成形面とを接近させることによりプレス成形してプレス成形体を得る工程、
前記プレス成形体が所定温度となったときに、少なくとも前記成形型内における前記上型に接触する空間の気圧を、前記成形型外の空間の気圧に対して相対的に上げることにより、前記上型を前記プレス成形体から離す方向に移動させる工程、
前記キャビティからプレス成形体を取り出す工程、
とを含むことを特徴とするプレス成形体の製造方法。
【請求項２】
前記上型を前記プレス成形体から離す方向に移動させる工程中、前記下型と前記胴型の相対的位置を固定すると共に、前記成形型内における前記上型に接触する空間の気圧を、前記成形型外の空間の気圧に対し相対的に上げることにより、前記上型を前記胴型に対して相対的に上昇させることを特徴とする請求項１に記載のプレス成形体の製造方法。
【請求項３】
前記上型がフランジ部を有し、前記成形型内における前記上型に接触する空間の気圧の調整を、前記フランジ部下面と前記胴型内周面とを含む空間の気圧を上げることによって行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス成形体の製造方法。
【請求項４】
前記成形型内における前記上型に接触する空間に気体を送りこむことにより、当該空間の気圧を上げることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のプレス成形体の製造方法。
【請求項５】
前記プレス成形工程において、前記ガラス素材を上下成形面及び前記胴型の内周面とで前記プレス成形し、
前記成形型内における前記上型に接触する空間が、前記上成形面と前記プレス成形体との接触端部を含む空間であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のプレス成形体の製造方法。
【請求項６】
前記気体は、前記胴型に設けられた通気路を通じて前記成形型内における前記上型に接触する空間に送りこまれることを特徴とする請求項４〜５の何れかに記載のプレス成形体の製造方法。
【請求項７】
前記フランジ部が複数形成されていることを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載のプレス成形体の製造方法。
【請求項８】
前記上型を前記プレス成形体から離す方向に移動させる工程中、前記下型と前記胴型との相対的位置を固定すると共に、前記成形型外において前記上型と接触する空間の気圧を下げることにより、前記上型を上昇させることを特徴とする請求項１に記載のプレス成形体の製造方法。
【請求項９】
前記上型の上面を含む空間を閉塞し、前記閉塞した空間から気体を吸引することによって前記成形型外の空間における気圧を下げることを特徴とする請求項８に記載のプレス成形体の製造方法。
【請求項１０】
前記成形型として、前記上型の上昇に、前記プレス成形体が追従したとき、所定位置で前記プレス成形体の上昇を阻止する障害物を備えた成形型を用い、かつ、前記上型を、該上型の成形面が前記所定位置を超えるまで上昇させることを特徴とする請求項２〜９の何れかに記載のプレス成形体の製造方法。
【請求項１１】
前記障害物が、前記胴型の内周面に形成された突起であることを特徴とする請求項１０に記載のプレス成形体の製造方法。
【請求項１２】
前記プレス成形体がＴｇ−５０℃〜Ｔｇになったときに、前記上型の上昇を開始することを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載のプレス成形体の製造方法。
【請求項１３】
前記成形型を、
前記成形型のキャビティ内の前記ガラス素材を加熱して軟化させる位置、
前記プレス成形工程を行う位置、
前記プレス成形体を取り出す位置、
に移動させることを特徴とした請求項１〜１２の何れかに記載のプレス成形体の製造方法。
【請求項１４】
上下の成形面を形成する上下型のうち、少なくとも上型が胴型の内周面に対して摺動可能である成形型の分解装置であって、
少なくとも前記成形型内における前記上型に接触する空間の気圧を、前記成形型外の空間の気圧に対して相対的に上げることにより、前記上型をプレス成形体から離す方向に移動させる型分離手段、及び
前記キャビティから前記プレス成形体を取り出す取り出し手段、
とを含むことを特徴とする成形型分解装置。
【請求項１５】
前記型分離手段が、前記成形型内に形成した空間に気体を送りこむことにより、前記成形型内における前記上型に接触する空間の気圧を上げるものであることを特徴とする請求項１４の成形型分解装置。
【請求項１６】
前記型分離手段が、前記上型の上面を含む空間を閉塞し、前記閉塞した空間から気体を吸引するものであることを特徴とする請求項１４の成形型分解装置。
【請求項１７】
上下型の上下成形面とその外周に位置する胴型の内周面とで囲まれたキャビティを有し、前記上型および下型のうち少なくとも上型が前記胴型の内周面に対して摺動可能である成形型を用い、ガラス素材をプレス成形することによってプレス成形体を製造する装置であって、
前記胴型に対する上型の上昇と共に前記プレス成形体が追従した場合に、所定位置で前記プレス成形体の上昇を阻止するよう前記胴型内周面に形成された障害物を備えた前記成形型、
前記キャビティ内にある軟化状態のガラス素材を前記上成形面と下成形面とを接近させることによりプレス成形してプレス成形体を得るためのプレス手段、
前記プレス成形体が所定温度となったときに、少なくとも前記成形型内における前記上型に接触する空間の気圧を、前記成形型外の空間の気圧に対して相対的に上げることにより、前記上型を前記プレス成形体から離す方向に移動させる型分離手段、
前記キャビティからプレス成形体を取り出す取り出し手段、
を含むことを特徴とするプレス成形体の製造装置。
【請求項１８】
前記成形型は、前記胴型に、前記成形型内における前記上型に接触する空間に通じる通気路を備え、前記型分離手段は、前記通気路を通じて当該空間に気体を送りこむことによって、当該空間の気圧を調整することを特徴とする請求項１７に記載のプレス成形体の製造装置。
【請求項１９】
前記成形型が、
前記成形型のキャビティ内の前記ガラス素材を加熱して軟化させる位置、
前記プレス成形工程を行う位置、
前記プレス成形体を取り出す位置、
を移動する成形型ユニットであることを特徴とする請求項１７又は１８に記載のプレス成形体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス等の被成形素材をプレスして、非球面レンズなどの高精度なプレス成形体を製造するプレス成形体の製造方法及び装置に関し、特に、プレス後に成形型の分離を良好にすると共に、成形型とプレス成形体との剥離を良好するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プレス成形後に研削、研磨を必要としない高精度の光学素子などのプレス成形体の精密プレス成形が盛んに行われている。精密プレス成形は、上型及び下型を含む成形型を用い、その上下の成形面とその間の周面とで囲まれたキャビティ内にガラス等の被成形素材を配置し、上下型の相対移動によってこれをプレスして、非球面レンズなどのプレス成形体を得る。
【０００３】
この種のプレス成形では、安定したプレス成形品の取り出しのために、上下型によるプレス後、一定期間この状態を保持してプレス成形体を自然又は強制冷却し、その降温を行ってから成形型を分離するようにしている。
【０００４】
ここで、プレス成形体の生産性を向上させるためには、ガラス素材のプレス後にできるだけ早いタイミングで成形型の分離を行うことが好ましく、このためプレス後のガラス成形体がガラス転移点付近になってガラスがある程度固化した時点で、成形型を分離することが行われている。
【０００５】
このように特に、比較的早いタイミングで離型を行った場合、プレス成形体はまだ成形面に密着した状態に近く、プレス成形体が上型成形面に貼り付くことがあった。このようにプレス成形体が上型成形面に貼り付くと、プレス成形体を下型成形面上から取り出す工程が安定的に行えなかったり、上型に貼り付いたまま上型と一緒に上昇した後上型成形面から離れて下型成形面上に落下して破損したりするという問題があった。
【０００６】
このような問題に対処するために、上型の上昇に伴って上昇しようとするガラス成形体の周縁部と接触することでガラス成形体を強制的に上型から離型させる方法が提案されている（特開平１１−４９５２３号公報、特開平８−１０９０３１号公報）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本願出願人により提案された前者の方法は、成形装置内に上下型からなる成形型が上型及び下型を芯出しした状態で精密に駆動する機構と共に設けられているプレス成形において用いるには問題は少ないが、プレス成形装置から別体として構成された成形型ユニットをプレス成形装置内に搬送してプレスを行う形態のプレス成形においては、次々に移動してくる成形型ユニットに対してその上型を精密に鉛直上方に上昇させることは非常に困難で、上型が傾いて上昇できなかったり、成形型が破損するなどの問題があった。
【０００８】
また、後者は、上型の上昇をバネなどの付勢手段によって行うものであり、この方法によっても上型を胴型に摺動させた状態で上昇させることは困難であった。
【０００９】
従って、本発明の目的は、プレス成形装置から別体として構成された成形型ユニットをプレス成形装置内に搬送してプレスを行う形態のプレス成形において、上型の貼り付きを確実に防止できる方法を提案することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のプレス成形体の製造方法は、上下型の上下成形面とその外周に位置する胴型の内周面とで囲まれたキャビティを有し、前記上型および下型のうち少なくとも上型が前記胴型の内周面に対して摺動可能である成形型を用い、ガラス素材をプレス成形することによってプレス成形体を製造する方法であって、前記キャビティ内にある軟化状態のガラス素材を前記上成形面と下成形面とを接近させることによりプレス成形してプレス成形体を得る工程、前記プレス成形体が所定温度となったときに、少なくとも前記成形型内における前記上型に接触する空間の気圧を、前記成形型外の空間の気圧に対して相対的に上げることにより、前記上型を前記プレス成形体から離す方向に移動させる工程、前記キャビティからプレス成形体を取り出す工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の方法に従って、成形型の上下の成形面の移動を前記空間の気圧を調整することによって行った場合、その制御を極めて高精度に行うことができる。ここで、前記空間の気圧の調整方法としては、該気圧を上昇又は下降させ、かつ、これら上昇又は下降させた気圧を維持する方法、あるいは、これらを繰り返す方法などがある。
【００１２】
また、前記空間の気圧の調整を開始する前記所定温度は、プレス成形されたガラス素材が離型しても変形しない程度の硬さを有する温度以下の温度であることが好ましく、ガラスの場合には、Ｔｇ℃以下であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、前記上型を前記プレス成形体から離す方向に移動させる工程中、前記下型と前記胴型の相対的位置を固定すると共に、前記成形型内における前記上型に接触する空間の気圧を、前記成形型外の空間の気圧に対し相対的に上げることにより、前記上型を前記胴型に対して相対的に上昇させることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、前記気圧の調整により胴型に対し上型が上昇される。この場合において、前記気圧の調整は、前記成形型内の空間に対し行うものであってもよいし、成形型外の空間に対し行うものであってもよい。成形型外の空間の気圧を調整する場合、上型の上部に気圧の調整室を形成し、この気圧を調整することが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、前記上型がフランジ部を有し、前記成形型内における前記上型に接触する空間の気圧の調整を、前記フランジ部下面と前記胴型内周面とを含む空間の気圧を上げることによって行うことを特徴とする。
【００１６】
ここで、前記フランジ部には、上型の外周方向に段差として設けられたものだけでなく、上成形面の光学的機能面外の部分も含む。
【００１７】
また、本発明は、前記成形型内における前記上型に接触する空間に気体を送りこむことにより、当該空間の気圧を上げることを特徴とする。
【００１８】
前記気体は好ましくは窒素などの不活性ガスである。
【００１９】
また、本発明は、前記プレス成形工程において、前記ガラス素材を上下成形面及び前記胴型の内周面とで前記プレス成形し、前記成形型内における前記上型に接触する空間が、前記上成形面と前記プレス成形体との接触端部を含む空間であることを特徴とする。
【００２０】
前記胴型の周面がプレス成形体の周面を規定する場合、前記上成形面と前記プレス成形体との接触端部を含む空間の内圧を上げることによって、前記上型を上昇させるだけでなく、上型の成形面に対するプレス成形体の剥離が促進させる効果が得られる。当該空間は、上成形面の光学的機能面外の部分を含むように位置設定することが好ましい。
本発明では、前記プレス成形工程において、前記ガラス素材が上下成形面でプレス成形し、前記成形型内の前記空間に、前記気体が該プレス成形体に対して上型から剥離するような力を与えるような気流をもって送り込まれるようにすることが好ましい。また、プレス成形体の周面を前記胴型の周面に到達させないで成形を行う場合においても、当該空間に所定の気流をもって気体を送り込むことによって、上型の成形面に対するプレス成形体の剥離を促進させる効果が得られる。
【００２１】
また、本発明において、前記気体は、前記胴型に設けられた通気路を通じて前記成形型内における前記上型に接触する空間に送りこまれることを特徴とする。
【００２２】
該通気路は、プレス成形時においてはキャビティ内のエア抜き孔としての役割も果たすことができる。
【００２３】
本発明において、前記フランジ部が複数形成されていることが好ましい。フランジ部を複数設けることにより、気圧を受ける面積が大きくなり、その結果、上型を上昇させる力も大きくできる。
【００２４】
また、本発明は、前記上型を前記プレス成形体から離す方向に移動させる工程中、前記下型と前記胴型との相対的位置を固定すると共に、前記成形型外において前記上型と接触する空間の気圧を下げることにより、前記上型を上昇させることを特徴とする。
【００２５】
具体的には、本発明は、前記上型の上面を含む空間を閉塞し、前記閉塞した空間から気体を吸引することによって前記成形型外の空間における気圧を下げることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明は、前記成形型として、前記上型の上昇に、前記プレス成形体が追従したとき、所定位置で前記プレス成形体の上昇を阻止する障害物を備えた成形型を用い、かつ、前記上型を、該上型の成形面が前記所定位置を超えるまで上昇させることを特徴とする。
【００２７】
本発明によれば、上型の上昇に追従してプレス成形体が引き上げられた場合に、所定位置で該障害物がプレス成形体に当り、上型の成形面に対しプレス成形体を分離するよう作用する。ここで、前記所定位置は、プレス成形体が下型の成形面から浮き上がらない高さ、又は上型の成形面から分離され落下したときに該プレス成形体にわれや傷などの欠陥を生じさせない僅かな浮き上がり高さであることが好ましく、具体的には０〜５ｍｍ、好ましくは０〜２ｍｍである。
【００２８】
また、この場合において、前記障害物が、前記胴型内周面に形成された突起であることが好ましい。
【００２９】
また、本発明は、前記プレス成形体がＴｇ−５０℃〜Ｔｇになったときに、前記上型の上昇を開始することが好ましい。
【００３０】
また、本発明において、前記成形型が、該成形型のキャビティ内の前記ガラス素材を加熱して軟化させる位置、前記プレス成形工程を行う位置、前記プレス成形体を取り出す位置、を移動する成形型ユニットであることを特徴とする。
【００３１】
この種の成形型ユニットにおいても、本発明によれば上型の上昇は空間内の気圧の調整によって行われるため、その設置位置に対するズレや傾きに拘わらず、これを鉛直上方に上昇させることができる。
【００３２】
本発明の成形型分解装置は、上下の成形面を形成する上下型のうち、少なくとも上型が胴型の内周面に対して摺動可能である成形型の分解装置であって、少なくとも前記成形型内における前記上型に接触する空間の気圧を、前記成形型外の空間の気圧に対して相対的に上げることにより、前記上型をプレス成形体から離す方向に移動させる型分離手段、及び前記キャビティからプレス成形体を取り出す取り出し手段を含むことを特徴とする。
【００３３】
本発明は、前記型分離手段が、前記成形型内に形成した空間に気体を送りこむことにより、前記成形型内における前記上型に接触する空間の気圧を上げることを特徴とする。
【００３４】
前記型分離手段が、前記上型の上面を含む空間を閉塞し、前記閉塞した空間から気体を吸引するものであることを特徴とする。
【００３５】
更に、本発明のプレス成形体の製造装置は、上下型の上下成形面とその外周に位置する胴型の内周面とで囲まれたキャビティを有し、前記上型および下型のうち少なくとも上型が前記胴型の内周面に対して摺動可能である成形型を用い、ガラス素材をプレス成形することによってプレス成形体を製造する装置であって、前記胴型に対する上型の上昇と共に前記プレス成形体が追従した場合に、所定位置で前記プレス成形体の上昇を阻止するよう前記胴型内周面に形成された障害物を備えた前記成形型、前記キャビティ内にある軟化状態のガラス素材を前記上成形面と下成形面とを接近させることによりプレス成形してプレス成形体を得るためのプレス手段、前記プレス成形体が所定温度となったときに、少なくとも前記成形型内における前記上型に接触する空間の気圧を、前記成形型外の空間の気圧に対して相対的に上げることにより、前記上型を前記プレス成形体から離す方向に移動させる型分離手段、前記キャビティからプレス成形体を取り出す取り出し手段を含むことを特徴とする。
【００３６】
また、本発明の製造装置において、前記成形型は、前記胴型に、前記成形型内における前記上型に接触する空間に通じる通気路を備え、前記型分離手段は、前記通気路を通じて当該空間に気体を送りこむことによって、当該空間の気圧を調整することを特徴とする。
【００３７】
更に、前記成形型が、該成形型のキャビティ内の前記ガラス素材を加熱して軟化させる位置、前記プレス成形工程を行う位置、前記プレス成形体を取り出す位置、を移動する成形型ユニットであることを特徴とする。
【００３８】
本発明における、プレス成形体の具体例としては、ガラス光学素子がある。
また、本発明では、前記成形型において、前記上型及び胴型の上面が、前記光学素子の光軸に垂直な面であり、前記プレス成形は、該上型及び胴型の上面が同一面内にあるときに終了するようにすることができる。このような成形型の場合、上型と胴型の上面はプレス成形を精密に行う意味で重要なため、該上面に対する傷やゴミの付着の問題をできるだけ少なくすることが必要である。本発明によれば、上型の上昇に際しこれらの上面に対し別の装置を接続する必要がないので、これらの問題を最小限にすることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、図示した一実施形態に基いて本発明を詳細に説明する。以下の説明では、プレス成形装置とは別体に構成された成形型ユニットを用いたプレス成形方法に沿って本発明を説明する。もっとも本発明がこのような成形型ユニットを用いた方法以外のもの、すなわちプレス成形装置内に成形型を固定的に備えたものにおいても適用できることは、以下の説明から明らかにされよう。
【００４０】
図１は、本発明に係るプレス成形方法において用いられる成形型ユニットの断面図を示している。成形型ユニット１０は、上型１２、下型１４及び胴型１６で構成される、プレス成形装置とは独立したユニット体である。胴型１６は、略円筒状を有し、その上下から上型１２及び下型１４を嵌め入れて、これらが相対的に移動できるようにされる。上型１２及び下型１４は、その対向側に成形面（以下、それぞれ上成形面１２ａ、下成形面１４ａという）を備え、また胴型１６の内周面は、それら成形面の間で成形周面１６ａを備え、これらの成形面及び成形周面によって成形型ユニット１０内にはキャビティ１８が形成されている。後述するように、このキャビティ１８内に球状の被成形ガラス素材Ｇを配置した状態で、成形型ユニット１０をプレス成形装置内に搬入し、そのプレスを行うことによってガラス成形体を得る。一のプレス成形装置に対し複数の成形型ユニット１０を用意し、これを順次プレス成形装置に供給することによって、連続的なガラス成形体の製造を可能にする製造ラインが形成される。
【００４１】
該製造ラインは、例えば複数の処理室を円周方向に並べて配置した製造装置で構成することができる。被成形ガラス素材Ｇを収めた成形型ユニット１０を製造装置内の回転テーブル上に搬入し、非酸化性ガス雰囲気に維持された各処理室を順次移動させることによって、その処理を実行する。このような製造装置は、その処理室として、成形型ユニットの取り出し・挿入室、第1加熱室、第２加熱室、均熱室、プレス室、第１徐冷室、第２徐冷室及び急冷室を含むことができる。各処理室の間にはシャッターが備えられ、処理中他の室と分離される。取り出し・挿入室から装置内に搬入された成形型ユニット１０内の被成形ガラス素材は、第１及び第２加熱室で順次昇温され、均熱室でそれが所定のガラス粘度（例えば、１０8.7ポアズ）に達するように均熱化される。次いで、成形型ユニットはプレス室に搬入され、ここに設置されたプレス装置によって被成形ガラス素材はプレスされ、次いで第1及び第2徐冷室、及び急冷室で冷却された後、取り出し・挿入室から装置外に搬出される。本発明に関わるプレス成形体の処理の詳細については後述する。
【００４２】
好適な実施例において、成形型ユニット１０の各構成部品１２、１４、１６は炭化ケイ素で成形され、その上下の成形面１２ａ、１４ａ及び成形周面１６ａには、炭素系離型薄膜を被覆する。
【００４３】
前記胴型１６の内周面は、異なる径ｄ１〜ｄ３の３つの領域１６Ａ〜１６Ｃを有する。上部の領域１６Ａは、最も大径の径ｄ１を有し、ここには上型１２の基部側の領域が嵌め入れられる。中間の領域１６Ｂは、最も小径の径ｄ２を有し、ここには上型１２の先端側の領域が嵌め入れられる。更に、下部の領域１６Ｃは、前記中間の領域１６Ｂよりも幾らか大径の径ｄ３（すなわち、ｄ１＞ｄ２、ｄ３＞ｄ２）を有し、その下半部には下型１４の先端側の領域が嵌め入れられる。図で明らかなように、下部領域１６Ｃの上半部の内周面によって成形周面１６ａが形成され、その上下に上型１２及び下型１４の成形面１２ａ及び１４ａが対向配置される。キャビティ１８においてプレスされる被成形ガラス素材Ｇは、その両側の機能面を上下の成形面１２ａ及び１４ａによって規定されると共に、その周面を成形周面１６ａによって規定される。胴型１６の内周面において、前記中間領域１６Ｂと下部領域１６Ｃにおける径差によって、段部１６ｂがその内周に沿って形成される。後述するように、段部１６ｂは、プレス後に胴型１６に対し上型１２が引き上げられたときに、上型１２に対しガラス成形体Ｇを分離して、これを下型１４上に残すように機能される。
【００４４】
上型１２は、前述のように胴型１６の上部領域１６Ａに嵌め入れられる基部領域と、中間領域１６Ｂに嵌め入れられる先端側領域で構成される。上型１２は、各領域の径が、胴型１６の対応する領域の径に対し、微小のクリアランスを持つように精密加工される。好適な実施例においてこのクリアランスは、６μｍ以下であり、これによって、胴型１６の中心に対する上型１２の摺動時の軸ずれを極小にしてある。これに対し、上型１２の先端側領域の先端部周囲は、径ｄ２よりも小径の径ｄ４を有しており、これによって胴型１６の中間領域１６Ｂとの間に、キャビティ１８に連通する空間２０が形成されている。後述するように、空間２０は、通気口２４を介して気体供給源に連通される。ここで空間２０は、図１に示す被成形ガラス素材のプレス後の状態で、上型の上成形面１２ａとガラス成形体Ｇとの界面の終り、すなわち接触端部を含んでいるということが重要である。また、上型１２は、胴型１６の中間領域１６Ｂの上面１６ｃと対向する面１２ｂを有する。これらの面は胴型１６に対する上型１２の移動方向で対向しており、図で示される被成形ガラス素材のプレス後の状態で、その間には所定の空隙２８が確保される。後述するように、空隙２８には、胴型の通気口２６を介して気体供給源からの圧縮ガスが導入され、これによって上型１２が上方に持ち上げられる。
【００４５】
下型１４は、前述のように胴型１６の下部領域１６Ｃに嵌め入れられる先端側領域と、胴型１６の下方に面的に接触される基部領域で構成される。下型１４は、その先端側領域の径が、胴型の下部領域１６Ｃの径ｄ３に対し、微小のクリアランスを持つように精密加工される。好適な実施例においてこのクリアランスは、６μｍ以下であり、これによって、胴型１６の中心に対する下型１４の摺動時の軸ずれを極小にしてある。下型１４の先端側領域の先端部周囲は、径ｄ３よりも小径に形成され、これによって胴型１６の下部領域１６Ｃとの間に、キャビティ１８に連通する空間３０が形成されている。空間３０は、通気口２２を介して成形型１０の外部に連通される。
【００４６】
胴型１６は、更に、その径方向に沿って３つの通気口２２、２４及び２６を備える。各通気口は、胴型１６を平面的に見てその径方向に放射状に延びる複数（２〜６本程度）の通気口で構成され、胴型１６の外周面と内周面とを連通する。最も下に形成された通気口２２は、下型１４との間の空間３０と成形型ユニットの外部とを気体流通可能に連結する。プレス時において通気口２２からキャビティ１８内の空気を外部に排出可能とすることによって、キャビティ１８内の圧力上昇を押える。すなわち、本成形型ユニット１０を用いたプレス成形において、キャビティ１８内の被成形ガラス素材Ｇは、下型１４に対する上型１２の接近によって、押圧され横に広がり、その周面は胴型の成形周面１６ａに接する。プレスの進行に伴い、被成形ガラス素材Ｇの周面の成形周面１６ａに対する接触面積は増大していき、空間３０上の領域が徐々に小さくなっていく。空間３０及び通気口２２を介してキャビティ１８内の空気を外部に放出することによって、キャビティ内の圧力が異常に高くなったり、成形面にガスが入り込んだりすることが防止され、そのガラス成形体に対する影響を最小にすることができる。
【００４７】
胴型１６における上部の通気口２６は、前記空隙２８に臨まれて配置されており、該空隙２８に後述する気体供給源からの圧縮ガスを導入し、これによってプレス成形後の上型１２の引き上げを実現する。また、中央の通気口２４は、上型１２との間の空間２０に臨まれて配置されており、該空隙２８に後述する気体供給源からの圧縮ガスを導入可能にする。前記プレス後の上型１２の引き上げ時に、通気口２４を介して空間２０に圧縮ガスを導入することにより、その内圧を上げ上型の上成形面１２ａに対するガラス成形体Ｇの剥離を促進させる。図２には、通気口２６（及び通気口２４）の配置構成が明瞭に示されており、また図３には、プレス後に上型１２を引き上げる際の装置構成が示されており、以下の説明ではこれらの図を参照する。
【００４８】
被成形ガラス素材Ｇのプレス後、所定の冷却期間を置いて、成形型の分離、すなわち下型１４及び胴型１６に対する上型１２の引き上げの工程が実施される。図３に示すように、本工程の実施に際し、成形型ユニット１０はプレス成形装置から搬出され、支持台３２上に、その真空チャック機構によって固定される。胴型１６は、その周囲を囲繞するチャック手段３４によって挟持される。チャック手段３４は、その内側に図示しない気体供給源からの圧縮ガスを、前記通気口２４及び２６に導く通路３８を備える。上型１２の引き上げ及び上型１２に対するガラス成形体Ｇの分離のために、通路３８及び通気口２４、２６を通して空隙２８及び空間２０に圧縮ガスが導入される。この詳細については、後の工程の箇所で説明する。なお、ストッパ３６は、上型１２が引き上げられたときにその規制をするためのものである。
【００４９】
次に、前記成形型ユニット１０を用いた本発明に係るプレス成形方法の各工程について説明する。図４〜図７において、本発明に係るプレス成形の各工程（Ａ）〜（Ｈ）が示されている。これらの各工程を実施するために、先に説明した円周方向に複数の処理室を備えたプレス成形体の製造装置その他の構成の製造装置が使用される。図４の工程（Ａ）及び（Ｂ）は、成形型ユニット１０内に被成形ガラス素材Ｇを収容する各工程を示している。すなわち、同図（Ａ）において、成形型ユニット１０は、その下型１４のみが支持台３２上に残され、吸着パッド４０で吸着された球状の被成形ガラス素材Ｇが、その成形面１４ａ上に置かれる。次に、支持台３２が移送されて、図示しない支持手段により支持された、成形型ユニット１０の上型１２及び胴型１６下に、被成形ガラス素材Ｇを載置した下型１４を持ち来たす。次いで支持台３２にの上昇により、下型１４は胴型１６の下部に嵌め入れられ、これによって同図（Ｂ）に示すように、成形型ユニット１０のキャビティ内に被成形ガラス素材Ｇが収められる。
【００５０】
被成形ガラス素材Ｇを収めた成形型ユニット１０は、次に、図示しないプレス成形装置内に搬入される。プレス成形装置内には、加熱ゾーン、プレスゾーン及び冷却ゾーンが設けられ、これらの各領域は非酸化性雰囲気に維持されている。加熱ゾーンにおいて成形型ユニット１０は所定温度下で所定時間加熱され、それによって内部の被成形ガラス素材Ｇが加熱軟化される。次いで、成形型ユニット１０は、プレスゾーンに移送され、その内部の被成形ガラス素材Ｇはプレスされる。
【００５１】
図５の工程（Ｃ）及び（Ｄ）は、プレス成形装置のプレスゾーンにおける工程を示している。工程（Ｃ）において、成形型ユニット１０は、上下のプレスヘッド４２、４４間に置かれ、工程（Ｄ）において上プレスヘッド４２が下降されることによって、上下型の成形面間で被成形ガラス素材がプレスされ、所望のガラス成形体Ｇが得られる。すなわち、上プレスヘッド４２の下降によって、下型１４及び胴型１６に対し上型１２が下降されると、キャビティ内の被成形ガラス素材は押し潰され、各型の成形面に沿った形状のガラス成形体Ｇが得られる。上プレスヘッド４２の下降は、その周面が胴型１６の上面に突き当てられた位置、すなわち上型１２の上面と胴型１６の上面が一致した位置で止められる。これによって成形されるガラス成形体の肉厚が一定となることが保証される。このプレス工程において、胴型１６に形成した３つの通気口２２，２４，２６からは、キャビティ１８及び空隙２８内の空気が成形型外へ排出され、プレス動作における空気圧の影響をなくすように機能する。なお、被成形ガラス素材の容量は、プレス後のプレス成形体の周縁部が上下成形面の回りの空間２０及び３０に至らないように調整されている。被成形ガラス素材の容量ばらつきは、プレス成形体の周縁部の丸みの大小によって吸収される。被成形ガラス素材のプレス後、成形型ユニット１０は、プレス成形装置内の冷却ゾーンに移送され、ここで冷却された後、装置外へ搬出され、次の工程へ渡される。
【００５２】
図６及び図７の工程（Ｅ）〜（Ｈ）は、成形型ユニット１０からガラス成形体Ｇを取り出すための各工程を示している。プレス成形装置から搬出された成形型ユニット１０は、ガラス成形体Ｇの取り出しのための工程を実施するエリアに移送される。該エリアにおいて成形型ユニット１０は、図３で先に説明したように、支持台３２にその下型１４が吸着固定されると共に、その胴型１６がチャック手段３４で挟持される（工程（Ｅ））。この状態で図示しない気体供給源から通路３８に圧縮ガスが導入され、これは更に胴型１６の通気口２４及び２６を介して胴型１６の内側に導かれる。上方の通気口２６からの圧縮ガスは、空隙２８に導入され、その内圧を高めて、工程（Ｆ）に示すように、上型１２を持ち上げる。
【００５３】
このときガラス成形体Ｇが上型の成形面１２ａに密着し、上型１２と共に下型１４に対し持ち上げられることがある。本実施形態において、上型１２に対しガラス成形体Ｇを確実に分離するために、通気口２４から空間２０に導入される圧縮ガス、及び胴型１６の段部１６ｂが有効に機能される。この機能の説明のために、図６（Ｅ）及び（Ｆ）と共に、それらの要部拡大図である図８（Ａ）及び（Ｂ）を参照する。空隙２８に気体供給源からの圧縮ガスが導入されるのと並行して、通気口２４を介して空間２０にも圧縮ガスが導入される。空隙２８に導入された圧縮ガスによって上型１２が引き上げられるとき、空間２０に導入された圧縮ガスは、上型１２の引き上げの力に抗して、プレス成形体の周囲上面（これは、空間２０の下壁を形成する）を押し下げるよう作用する。これと同時に、上型１２の引き上げに連れてガラス成形体Ｇが僅かに引き上げられると、その周囲上面は、胴型の段部１６ｂに突き当たる。この機械的な力によって上型１２の成形面１２ａに対するガラス成形体Ｇの界面での剥離が開始される。一旦、この界面での剥離が開始されると、前記空間２０に与えられている圧縮ガスが、該界面の終りからその中心に向かって伝播し、ガラス成形体Ｇを上型１２に対し完全に分離する。以上の作用によって、上型１２の引き上げ時にガラス成形体Ｇは下型１４上に確実に残される。上型１２の上昇は、その上面がストッパ３６に突き当てられた状態で停止する（工程（Ｆ））。
【００５４】
なお、本工程の実施に際し、圧縮ガスの導入は、その流量を精密に制御可能なコントローラの制御に従って行うことができる。このようなコントローラの制御によって、前記空間内の気圧を上昇させ、下降させ、これら上昇又は下降させた気圧を維持し、又はこれらを繰り返すなどの調整を行える。一実施例において、比較的短い間隔で気圧の上下を繰り返すことによって上型１２を少し上昇（２ｍｍ程度）させ、その位置を保持し、その後、後述のように下型１４が下降されるのに合わせて、圧縮ガスの流入を止めることによって上型１２を元の位置に戻すという制御を行うことができる。
【００５５】
続く図７の工程（Ｇ）において、チャック手段３４に対し支持台３２が下降され、ガラス成形体Ｇを載せた下型１４が、成形型ユニット１０から取り出される。下型１４上のガラス成形体Ｇは、その搬出エリアに移送され、工程（Ｈ）で示すように、吸着パッド４０でピックアップされる。以上により、被成形ガラス素材の供給から、そのプレス後のガラス成形体Ｇの搬出までの一連の作業が完了する。ガラス成形体Ｇの取り出し後に、図４の工程（Ａ）に従って、下型１４上に被成形ガラス素材を供給することによって、循環的にこの工程が実施される。
【００５６】
前記成形型ユニット１０の分解及びガラス成形体Ｇの取り出しは、特許第２６６５０１８号に記載の成形型の分解・組立装置を用いて行うことができる。すなわち、支持台３２は、エアシリンダのピストンロッドに保持されており、エアシリンダを制御して支持台３２を垂直下方に引き下げることにより、ここに真空吸着された下型１４とともにガラス成形体Ｇを下降し、胴型１６から取り出す。下型１４を真空吸着してエアシリンダにより下降させる理由は、下型１４の外形と胴型１６の内径との間のクリアランスが数μｍしかないため、下型１４の側壁と胴型１６の内側壁との間の摩擦抵抗が大きく、下型１４とガラス成形体Ｇの自重だけでは、下型１４とガラス成形体Ｇが胴型１６から抜け難いためである。また、下型１４の中心軸線と胴型１６の中心軸線との間に多少の位置ずれや傾きがあると、支持台３２の下降時に下型１４の側壁と胴型１６の内側壁との間に大きな摩擦抵抗が生じるが、このような場合でも、下降の過程で下型１４の中心軸線と胴型１６の中心軸線とが一致するように下型１４が自ずと移動するようにするためでもある。
【００５７】
図９及び図１０は、本発明の他の実施形態に係る成形型ユニット及びこれを用いたプレス成形の一工程を示している。本実施形態に係るプレス成形においては、プレス後のガラス成形体Ｇの周面は、胴型の内周面まで至らず、自由表面のままにされる。このようなプレス成形によって成形されるガラス成形体Ｇは、後の芯取り工程でその周面を研削され、その外径が形成される。
【００５８】
図９において、本実施形態に係る成形型ユニット９０は、先の実施形態における成形型ユニット１０と略同様の構成を有するが、その胴型９６には、２つの通気口９８及び１００が形成される。上方の通気口９６は、上型９２との間の空隙１０２の空気を外部へ排出するために機能されるとともに、胴型９６に対し上型９２を引き上げるよう機能される。また、下方の通気口１００は、先の例の通気口２２及び２４の働きを同時に達成する。すなわち、通気口１００は、被成形ガラス素材のプレス時において、その周囲空間１０４内の空気を外部へ排出するよう機能すると共に、上型９２の引き上げ時において、上型９２の引き上げ及び上型９２の成形面に対するガラス成形体Ｇの剥離を促進させるよう機能する。
【００５９】
図１０には、ガラス成形体Ｇの取り出しの工程において、上型９２が引き上げられた状態を示している。本実施形態においても、本工程において各通気口９８及び１００には、図示しない気体供給源からの圧縮ガスが導入され、上型９２の引き上げは、該導入による空間１０２及び１０４の気圧の上昇によって達成される。成形型ユニット９０を支持台３２に固定後、チャック手段３４により胴型１６を固定する。上型９２の上昇及び上型９２に対するガラス成形体Ｇの剥離は、先の実施形態の場合と同様に、胴型の段部９６ａ及び周囲空間１０４に導入される圧縮ガスによって行われる。本実施形態においては、胴型９６の周面にガラス成形体Ｇの周面が接触していないので、上型９２に対するガラス成形体Ｇの剥離を促進させる効果は、先の実施形態の場合に比して低いが、圧縮ガスの圧力を高めることにより、通気口１００から導入されるガスに気流を生じさせ、その力でガラス成形体Ｇの剥離を促進するようにすることができる。なお、本工程はプレス成形装置内において行うことができる。本工程をプレス成形装置内において行うことにより、成形型ユニットの搬出のための時間が削減でき、プレスから上型の引き上げまでの時間を短縮することができる。好適な実施例において、前記上型１２の引き上げは、ガラス成形体Ｇの温度が、ガラス転移点−１０°程度であるときに行われる。
【００６０】
図１１は、胴型に対し上型を上昇させるための他の実施形態を示している。先の実施形態においては、胴型１６に対する上型１４の上昇は、空間２０及び２８内の気圧を上昇させることのみで行った。本実施形態では、前記気圧の上昇に加えて、上型１４上の空間の気圧を下降させ、それら双方により生じる力によって上型１４を上昇させる。
【００６１】
すなわち、ガラス成形体Ｇを成形型ユニット１０から取り出す処理を実施するエリアにおいて、成形型１０の上部に例えばアルミニウムで成形された円盤状のキャップ部材１１０が配置される。キャップ部材１１０は、その周囲につば部１１２を備え、その端面１１２ａを胴型１６の上面に当接させることによって、上型１４の上面の上方に空間１１４を形成する。キャップ部材１１０には、通気口１１６が備えられ、ここに図示しない真空ポンプが接続される。前記胴型１６の通気口２４及び２６から空間２０及び２８に圧縮ガスを導入するタイミングに合わせて、前記通気口１１６から空間１１４内の空気の吸引が行われる。該吸引により上型１４上の空間１１４は陰圧となり、また前記圧縮ガスの導入により上型１４下側の空間２０及び２８は陽圧となり、この圧力によって上型１４は胴型１６に対し上昇される。以上のようにして本発明の実施に際しては、上型の上昇のために、上型１４の上部の空間を陰圧にしても良い。
【００６２】
【実施例１】
本実施例の成形装置は、１つの型母材に４つの成形型が配置されている成形型を用いたものである。上型母型及び下型は、タングステン合金により形成し、上型及び下型並びに胴型は炭化珪素に炭素系薄膜を被覆したものを用いた。
【００６３】
この装置を用いて、バリウムホウケイ酸ガラス(転移点５１４℃、屈伏点５４５℃)をプレスして外径１５ｍｍの両凸形状のレンズ(１面が球面、他の１面が非球面、コバ厚さが３ｍｍ)を成形した。マーブル形状に熱間成形された表面欠陥のないプリフォームを４７０℃に予熱し、成形室の下方にて約４７０℃に予熱された４個の下型上に、移送ハンド(図示せず)を用いて４個同時に移送した。直ちに、下型母型を上昇し４７０℃の各上型に、各胴型を組み込んだ。この時、高周波誘導加熱により上下母型をガラス粘度１０8ポアズに相当する５９６℃に昇温した。均熱化した後、下母型を上昇させて７０ｋｇ／ｃｍ2の圧力で、上下成形面がガラスに転写され、かつ、ガラスが胴型内部の周面に達するまでプレスした。次に、型および成形されたレンズをガラス転移点以下になるまで５０℃／分の冷却速度で冷却した。このとき、ガラスの収縮に対して上型が追随し、上型自重のみかかった状態で冷却された。すなわち、冷却中はレンズの上面と上型の接触が保たれていた。
【００６４】
各型において、加熱及び冷却がほぼ均等に行われた。４９０℃で成形型内の気圧を調整し、上型を胴型に対し上昇させ、これと同時に上型の成形面に対するガラスの剥離を行った。次いで、下母型を成形室の下まで下降させ、ガラスが４８０℃のときに、図７と同様な吸着パッドを４個有する吸引部材(図示せず)を用いて４個のレンズを同時に取り出した。取り出したレンズは必要に応じ、その後アニールする場合もある。この工程を１００回繰り返し行ったが、レンズを成形型から確実に取り出すことができ、得られたレンズは高面精度で、表面品質も良好で、心取り後の偏心も良好であった。
【００６５】
【実施例２】
また、ガラスが胴型内部の周面に達しないようにプレス成形したこと以外は実施例１と同様にレンズを成形したところ、レンズを成形型から確実に取り出すことができ、得られたレンズは高面精度で、表面品質も良好で、心取り後の偏心も良好であった。
【００６６】
以上、本発明の一実施形態を図面に沿って説明した。しかしながら本発明は前記実施形態に示した事項に限定されず、特許請求の範囲の記載に基いてその変更、改良等が可能であることは明らかである。前記各実施形態においては胴型に通気口を形成して成形型のキャビティ内に圧縮ガスを導入するように構成したが、胴型と上型又は下型の突合せ面に沿って切り溝を形成し、これを通して圧縮ガスを導入するようにしても良い。また、各実施形態においては、キャビティ内への圧縮ガスの導入と、胴型の段部による物理的な作用で、上型に対するガラス成形体の剥離を行うように構成したが、上型の成形面に対するガラス成形体の密着強さによっては、圧縮ガスの導入だけでその剥離が可能であろう。
【００６７】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、成形型のキャビティの気圧を調整することによって、上型／下型移動のための力の調整が極めて精密に制御できるようになり、また従来の付勢手段等の方法に比してより大きな力を得ることも可能となる。
【００６８】
また、前記気体を流入させるキャビティ内における空間の位置によって、上型／下型移動時における上型の成形面とプレス成形体との界面の剥離が促進される。
【００６９】
更に、胴型の周面に形成された突起などの障害物を備えた本発明においては、上型／下型移動時における上型の成形面とプレス成形体との界面の剥離が確実に行われるようになる。この場合に、前記空間内の気圧の上昇による剥離の促進により、該障害物によるプレス成形体の剥離の力は極めて小さいもので済むので、前記障害物がプレス成形体に物理的に接触する際の傷などの影響は最小限に抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプレス成形方法において用いられる成形型ユニットの断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】成形型を分離する工程における装置構成を示した図である。
【図４】本発明に係るプレス成形方法において、成形型ユニット内に被成形ガラス素材を収容する工程を示す図である。
【図５】本発明に係るプレス成形方法において、プレス成形装置のプレスゾーンにおける工程を示す図である。
【図６】本発明に係るプレス成形方法において、成形型ユニットからプレス成形体を取り出すための工程を示す図である。
【図７】本発明に係るプレス成形方法において、成形型ユニットからプレス成形体を取り出すための工程を示す図である。
【図８】図６（Ｅ）及び（Ｆ）の要部拡大図である。
【図９】本発明の他の実施形態に係る成形型ユニットの断面図である。
【図１０】図９の成形型ユニットからガラス成形体を取り出す工程における装置構成を示す図である。
【図１１】胴型に対し上型を上昇させるための他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｇ  ガラス成形体
１０  成形型ユニット
１２  上型
１２ａ  上成形面
１４  下型
１４ａ  下成形面
１６  胴型
１６Ａ  上部領域
１６Ｂ  中間領域
１６Ｃ  下部領域
１６ａ  成形周面
１６ｂ  段部
１６ｃ  上面
１８  キャビティ
２０  空間
２２、２４、２６  通気口
２８  空隙
３０  空間
３２  支持台
３４  チャック手段
３６  ストッパ
３８  通路
４０  吸着パッド
４２、４４  プレスヘッド
【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】
0004090672.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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