JP6110263B2 - ガラス成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガラス成形装置に係り、特に、金型を用いてガラス素材を加熱しプレスし冷却するものに関する。

従来、図１０で示すようなガラス成形装置３０１が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

ガラス成形装置３０１は、上金型と下金型の間にガラス素材が設置された金型組３０３を、加熱、加圧して成形する装置であり、成形室（チャンバー）３０５と取り入れ用ロードロック室３０７と取り入れ用テーブル３０９と取り出し用ロードロック室３１１と取り出し用テーブル３１３とを備えて構成されている。

成形室３０５内は、上金型や下金型が酸化することを避けて上金型や下金型の寿命を長くするために、窒素ガス等の不活性ガスで満たされるようになっており、成形室３０５では、加熱、加圧してガラス素材を成形するようになっており、取り入れ用ロードロック室３０７は、成形室３０５の上部に設けられている。取り入れ用テーブル３０９は、取り入れ用ロードロック室３０７内と成形室３０５内との間を上下昇降可能に移動するようになっている。

取り出し用ロードロック室３１１は、成形室３０５の上部に設けられている。取り出し用テーブル３１３は、取り出し用ロードロック室３１１内と成形室３０５内との間を上下昇降可能に移動するようになっている。

そして、取り入れ用テーブル３０９が上昇して取り入れ用ロードロック室３０７と成形室３０５との間を密閉し、取り入れ用ロードロック室３０７を開放したとき、金型組３０３が取り入れ用テーブル３０９上に設置されるようになっている。

また、金型組３０３が取り入れ用テーブル３０９上に設置された後、取り入れ用ロードロック室３０７が閉じられ、取り入れ用ロードロック室３０７が不活性ガスで満たされた後、取り入れ用テーブル３０９が下降することで、金型組３０３が成形室３０５内に取り入れられるようになっている。

また、取り出し用ロードロック室３１１内が不活性ガスで満たされたあと取り出し用テーブル３１３が下降して成形室３０５内の所定位置に移動し、ガラス素材が成形された金型組３０３が取り出し用テーブル３１３に搬送されるようになっている。

この後、取り出し用テーブル３１３が上昇し取り出し用ロードロック室３１１と成形室３０５との間を密閉した後、取り出し用ロードロック室３１１が開放されて金型組３０３が取り出されるようになっている。

なお、成形室３０５内には、金型組３０３を成形室３０５内に取り入れる取り入れゾーン３１５と、金型組３０３を加熱する加熱ゾーン３１７と、金型組３０３を加圧するプレスゾーン３１９と、金型組３０３を冷却する冷却ゾーン３２１と、金型組３０３を成形室３０５内から取り出す取り出しゾーン３２３とが設けられており、それぞれのゾーン３１５，３１７，３１９，３２１，３２３間に金型組３０３を搬送する搬送装置が設けられている。

特開２００６−１９９５３７号公報

ところで、従来のガラス成形装置３０１では、不活性ガスの雰囲気内でガラスの成形を行うので、金型（上金型や下金型）内に不活性ガスが残り、この残った不活性ガスがガラスに入り込む等して、ガラスの成形不良が発生するおそれがあるという問題がある。

この問題は、特に微細な形状（たとえば、成形品の表面に可視光線の波長と同程度のピッチや高さの凹凸が形成されている形状；ナノ構造）を成形する場合に特に顕著になる。

一方、成形室３０５内を真空にすれば、金型の酸化が防止され不活性ガスによるガラスの成形不良の発生を無くすことはできるが、ガラス素材の加熱を均一にすることは難しくなるという問題がある。すなわち、ガラス素材の加熱を、不活性ガスによる対流を用いることができず、熱源からの輻射と金型の熱伝導によって行わなければならないので、ガラス素材が均一に加熱されなくなるおそれがある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、金型を用いガラス素材を加熱してプレスすることでガラス素材を成形するガラス成形装置において、金型の酸化を防ぎつつガラスを加熱するときの加熱ムラを無くして均一に加熱することができるとともに、ガラス素材をプレスするときに不活性ガス等が混入することで成形不良が発生することを防止することができるものを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、上金型と下金型との間にガラス素材を設置してある金型組をプレスすることによって前記ガラス素材を成形するガラス成形装置において、前記金型組を加熱する金型組加熱ゾーンと、この金型組加熱ゾーンに隣接し前記加熱がされた金型組を前記プレス前に待機させまた前記プレスがされた金型組を待機させる金型組待機ゾーンと、この金型組待機ゾーンに隣接し前記プレスがされた金型組を冷却する金型組冷却ゾーンとが内部に設けられている金型組加熱・冷却室と、前記金型組待機ゾーンに隣接して設けられ、前記金型組待機ゾーンで待機している金型組の前記プレスを真空環境内でするための真空成形室とを有し、前記真空成形室の体積は、前記金型組加熱・冷却室の体積に比べて小さくなっており、前記真空成形室と前記金型組加熱・冷却室とがお互いにつながっているときには、前記金型組加熱・冷却室内と前記真空成形室内とが、不活性ガスで満たされるように構成されており、前記プレスをするときには、前記加熱された金型組を前記金型組待機ゾーンから前記真空成形室内に移動させ、前記真空成形室を前記金型組加熱・冷却室から遮断し真空環境にするように構成されているガラス成形装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガラス成形装置において、前記金型組待機ゾーンは、金型組載置材の上に前記金型組を載置することで待機させるように構成されており、前記金型組加熱・冷却室を構成する筐体の、前記金型組待機ゾーン上方には、前記金型組が通過可能な第１の貫通孔が設けられており、前記真空成形室を構成する筐体は、前記第１の貫通孔を介して前記真空成形室が前記金型組加熱・冷却室につながるように、前記金型組加熱・冷却室の筐体の上側に設けられており、前記真空成形室は、前記金型組待機ゾーンの金型組載置材が上昇し前記第１の貫通孔を塞ぐことで、前記金型組加熱・冷却室から遮断されるように構成されているガラス成形装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のガラス成形装置において、前記真空成形室は、前記金型組加熱・冷却室を構成する筐体と前記金型組待機ゾーンの金型組載置材との間に位置して、前記第１の貫通孔を囲む環状のメタルシールを用いて生成されるようになっているガラス成形装置である。

請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載のガラス成形装置において、前記真空成形室内には、上下方向で移動自在な金型組プレス材が設けられており、この金型組プレス材と前記金型組待機ゾーンの金型組載置材とを用いて前記金型組を挟み込むことで、前記金型組のプレスがなされるように構成されているガラス成形装置である。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載のガラス成形装置において、前記金型組加熱・冷却室の内部には、金型組搬入ゾーンと金型組搬出ゾーンとが設けられており、前記金型組搬入ゾーンは、前記金型組加熱ゾーンに隣接して設けられ前記金型組加熱・冷却室の内部で上下方向に移動位置決め自在であり前記金型組加熱ゾーンで加熱する前の金型組が載置される金型組載置材を備えて構成されており、前記金型組加熱・冷却室を構成する筐体の、前記金型組搬入ゾーンの金型組載置材の上方には、前記金型組が通過可能な第２の貫通孔が設けられており、前記金型組加熱・冷却室の上方には、インポートブロック室が設けられており、前記インポートブロック室を構成する筐体は、前記第２の貫通孔を介して前記インポートブロック室が前記金型組加熱・冷却室につながるように、前記金型組加熱・冷却室の筐体の上側に設けられており、前記インポートブロック室は、前記金型組搬入ゾーンの金型組載置材が上昇して前記第２の貫通孔を塞ぐことで、前記金型組加熱・冷却室から遮断されるように構成されており、前記インポートブロック室は、前記インポートブロック室内に前記金型組を搬入するために、前記インポートブロック室の外部と通じまた外部から遮断されるように構成されており、前記金型組搬出ゾーンは、前記金型組冷却ゾーンに隣接して設けられ前記金型組加熱・冷却室の内部で上下方向に移動位置決め自在であり前記金型組冷却ゾーンで冷却された金型組が載置される金型組載置材とを備えて構成されており、前記金型組加熱・冷却室を構成する筐体の、前記金型組搬出ゾーンの金型組載置材の上方には、前記金型組が通過可能な第３の貫通孔が設けられており、前記金型組加熱・冷却室の上方には、アウトポートブロック室が設けられており、前記アウトポートブロック室を構成する筐体は、前記第３の貫通孔を介して前記アウトポートブロック室が前記金型組加熱・冷却室につながるように、前記金型組加熱・冷却室の筐体の上側に設けられており、前記アウトポートブロック室は、前記金型組搬出ゾーンの金型組載置材が上昇して前記第３の貫通孔を塞ぐことで、前記金型組加熱・冷却室から遮断されるように構成されており、前記アウトポートブロック室は、前記アウトポートブロック室外に前記金型組を搬出するために、前記アウトポートブロック室の外部と通じまた外部から遮断されるように構成されているガラス成形装置である。

本発明によれば、金型を用いガラス素材を加熱してプレスすることでガラス素材を成形するガラス成形装置において、金型の酸化を防ぎつつガラスを加熱するときの加熱ムラを無くして均一に加熱することができるとともに、ガラス素材をプレスするときに不活性ガス等が混入することで成形不良が発生することを防止することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係るガラス成形装置の概略構成を示す図である。 （ａ）ガラス素材を成形する前の金型組の外観を示す図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＩＩＢ−ＩＩＢ断面を示す図であり、（ｃ）は（ｂ）に対応する図であってガラス素材を成形し終えた状態を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るガラス成形装置の動作を示す図である。 本発明の実施形態に係るガラス成形装置の動作を示す図である。 本発明の実施形態に係るガラス成形装置の動作を示す図である。 本発明の実施形態に係るガラス成形装置の動作を示す図である。 本発明の実施形態に係るガラス成形装置の動作を示す図である。 本発明の実施形態に係るガラス成形装置の動作を示す図である。 図５におけるＩＸ部の拡大図である。 従来のガラス成形装置を示す図である。

本発明の実施形態に係るガラス成形装置１は、金型１０を構成している上金型３と下金型５との間にガラス素材７を設置してある金型組９（図２参照）をプレス（加圧）することによって、ガラス素材７を成形してガラス成形品（たとえば非球面凸レンズ等の光学ガラス素子）１１を製造するものである。

金型１０は、上金型３と下金型５と筒状のスリーブ１３とを備えて構成されており、上金型３がスリーブ１３によってガイドされることで下金型５に対して上下方向に移動自在になっている。

下金型５の上面は、金型キャビティの下面になっており、上金型３の下面は、金型キャビティの上面になっている。そして、図２（ｂ）で示すように、上金型３が上昇している状態で下金型５と上金型３との間にガラス素材７を設置し、ガラス成形装置１によって、金型組９を加熱し、この加熱後に上金型３を下降してガラス素材７をプレスし（図２（ｃ）参照）、このプレス後に冷却することで、ガラス素材７の成形がなされるようになっている。

なお、スリーブ１３には、エアー抜き用の貫通孔１５が設けられている。また、金型キャビティの上面や下面の全面には、ガラス成形品１１での光の反射を低減すべく、高さやピッチの値が可視光線の波長よりも小さい微細な凹凸が形成されている場合がある。

ガラス成形装置１は、金型組加熱・冷却室１７と真空成形室（真空チャンバー）１９とを備えて構成されている。

金型組加熱・冷却室１７の内部には、金型組加熱ゾーン２１と金型組待機ゾーン２３と金型組冷却ゾーン２５とが設けられている。金型組加熱ゾーン２１では、たとえば、ガラス素材７が成形可能な温度になるまで、金型組９が加熱されるようになっている。

金型組待機ゾーン２３は、金型組加熱ゾーン２１に隣接して設けられている。金型組待機ゾーン２３では、金型組加熱ゾーン２１で加熱がされ金型組加熱ゾーン２１から移送されてきた金型組９が、上記プレスをする前に一時的に待機し、また、上記プレスがなされた金型組９が一時的に待機するようになっている。

金型組冷却ゾーン２５は、金型組待機ゾーン２３に隣接して設けられている。金型組冷却ゾーン２５では、上記プレスがされ金型組待機ゾーン２３から移送されてきた金型組９を、たとえば、ガラス素材７から成形されたガラス成形品１１が２００℃以下の温度になって固化するまで、冷却するようになっている。

金型組加熱・冷却室１７はたとえば直方体状に形成されており、金型組加熱・冷却室１７内は不活性ガス（たとえば、窒素ガス）で満たされている。金型組加熱・冷却室１７内には、金型組加熱ゾーン２１、金型待機ゾーン２３、金型組冷却ゾーン２５を仕切る仕切り壁（仕切り部材）が設けられておらず（不存在になっており）、金型組加熱ゾーン２１と金型組待機ゾーン２３と金型組冷却ゾーン２５とは、この順で、たとえば、直線的に水平方向に所定の間隔をあけてならんでいる。

金型組９は、金型組加熱ゾーン２１で停止している状態で加熱され、金型組待機ゾーン２３で停止している状態で待機し、金型組冷却ゾーン２５で停止している状態で冷却されるようになっている。

真空成形室１９は、金型組待機ゾーン２３に隣接して設けられている。ただし、真空成形室１９は、金型組加熱ゾーン２１および金型組冷却ゾーン２５とは異なる方向で金型組待機ゾーン２３から離れている。具体的には、金型組加熱ゾーン２１と金型組待機ゾーン２３と金型組冷却ゾーン２５とが水平方向でならんでいるのに対し、金型組待機ゾーン２３と真空成形室１９とは上下方向にならんでいて、真空成形室１９は、金型組待機ゾーン２３の上方に位置している。

真空成形室１９では、金型組加熱ゾーン２１から移送されてきて金型組待機ゾーン２３で待機している金型組９を受け取り、この金型組９を真空環境内でプレスするようになっている。

真空成形室１９内でプレスがされた金型組９は、金型組待機ゾーン２３に再び戻されるようになっている。

金型組加熱・冷却室１７内には、仕切り部材２７が設けられており、この仕切り部材２７の移動によって、真空成形室１９と金型組加熱・冷却室１７とがお互いにつながったり、真空成形室１９が金型組加熱・冷却室１７から遮断されたりするようになっている。

真空成形室１９と金型組加熱・冷却室１７とがお互いにつながっているときには、金型組加熱・冷却室１７内と真空成形室１９内とが、不活性ガスで満たされており、真空成形室１９と金型組加熱・冷却室１７とが遮断されているときには、真空成形室１９と金型組加熱・冷却室１７とがつながっておらず真空成形室１９が金型組加熱・冷却室１７から遮断されており、真空成形室１９内が真空状態になり、金型組９のプレスがなされ、ガラス素材７の成形がなされるようになっている。

金型組加熱ゾーン２１は、金型組載置材（金型組加熱ゾーンの下側プレート）２９の上に金型組９を載置して金型組９の加熱をするように構成されている。すなわち、金型組載置材２９は平板状に形成されており、厚さ方向が上下方向になっており、上面に金型組９が載置され加熱されるようになっている。

金型組待機ゾーン２３は、上下方向で移動位置決め自在な金型組載置材（金型組待機ゾーンのプレート）３１の上に金型組９を載置することで金型組９を待機させるように構成されている。すなわち、金型組載置材３１も、平板状に形成されており、厚さ方向が上下方向になっており、上面に金型組９が載置されるようになっている。

金型組加熱・冷却室１７を構成する筐体３３は、矩形な平板状の底壁部３５と、この底壁部３５の外周の４つの辺から上方に起立している矩形な平板状の４つの側壁部３７と、４つの側壁部３７の上端の開口部を塞いでいることで直方体状の金型組加熱・冷却室１７を形成している矩形な平板状の上壁部３９とを備えて構成されている。

金型組待機ゾーン２３の上方であって筐体３３の上壁部３９には、金型組９が通過可能な第１の貫通孔４１が設けられている。

真空成形室１９を構成する筐体４３は、矩形な枡状に形成されており、第１の貫通孔４１を介して真空成形室１９が金型組加熱・冷却室１７につながるように、金型組加熱・冷却室１７の筐体３３の上側で、金型組加熱・冷却室１７の筐体３３から上方に突出して金型組加熱・冷却室１７の筐体３３に一体的に設けられている。

真空成形室１９は、金型組待機ゾーン２３の金型組載置材３１が上昇し第１の貫通孔４１を塞ぐことで、金型組加熱・冷却室１７から遮断されるように構成されている。第１の貫通孔４１が金型組載置材３１で塞がれたときの真空成形室１９の体積は、金型組加熱・冷却室１７の体積に比べて小さくなっており、たとえば１／１０程度になっている。

なお、すでに理解されるように、金型組待機ゾーン２３の金型組載置材３１が、金型組加熱・冷却室１７の仕切り部材２７を構成している。金型組待機ゾーン２３の金型組載置材３１は、金型組加熱・冷却室１７内に存在しており、上昇端に位置したときに、第１の貫通孔４１を塞ぐように構成されている。

金型組冷却ゾーン２５は、金型組載置材（金型組冷却ゾーンの下側プレート）４５の上に金型組９を載置して金型組９の冷却をするように構成されている。すなわち、金型組載置材４５も平板状に形成されており、厚さ方向が上下方向になっており、上面に金型組９が載置され冷却されるようになっている。

また、真空成形室１９は、図５（ａ）や図９で示すように、金型組加熱・冷却室１７を構成する筐体３３と金型組待機ゾーン２３の金型組載置材３１との間の位置して、第１の貫通孔４１を囲む環状のメタルシール（耐熱メタルＯリング）４７を用いて生成されように構成されている。

すなわち、真空成形室１９を形成すべく金型組待機ゾーン２３の金型組載置材３１が上昇したとき、金型組載置材３１の上方で金型組加熱・冷却室１７を構成する筐体３３の上壁部３９が金型組載置材３１から僅かに離れて位置している。すなわち、金型組載置材３１の上面は水平方向に展開しており、金型組加熱・冷却室１７を構成する筐体３３の上壁部３９の下面も、平面状になっていて水平方向に展開している。そして、金型組載置材３１と筐体３３の上壁部３９との間には間隙が形成されており、この間隙の間にメタルシール４７が位置している。

上下方向から見ると、第１の貫通孔４１を環状のメタルシール４７が囲んでいて、第１の貫通孔４１はメタルシール４７の内側に位置しており、メタルシール４７は、金型組待機ゾーン２３の金型組載置材３１の内側に位置している。

真空成形室１９が生成されたとき、環状のメタルシール４７の内側が真空成形室１９の一部になり、環状のメタルシール４７の外側が金型組加熱・冷却室１７の一部になる。

メタルシール４７は、細長い円筒状の素材の長手方向の端をお互いに接続した環状（たとえば、中空のＯリング状）に形成されている。

なお、環状のメタルシール４７の外周には、メタルシール４７の肉部を貫通している貫通孔４９が設けられている。この貫通孔４９を介して、中空状のメタルシール４７のリング状（トーラス形状）の内部空間５１が、メタルシール４７の外部に通じている。

これにより、真空成形室１９が生成されたとき、中空状のメタルシール４７の内部空間５１に不活性ガスが入り込み、メタルシール４７が、金型組待機ゾーン２３の金型組載置材３１を下方向に付勢し金型組加熱・冷却室１７の筐体３３の上壁部３９を上方向に付勢し、メタルシール４７によるシール性が向上するようになっている。

なお、メタルシール４７は、金型組待機ゾーン２３の金型組載置材３１に一体的に設けられているが、メタルシール４７が、金型組加熱・冷却室１７の筐体３３の上壁部３９に一体的に設けられている構成であってもよい。

また、メタルシール４７の肉部を貫通している貫通孔４９は、環状のメタルシール４７の外周の延伸方向に沿って、所定の間隔をあけて複数設けられているが、連続して設けられていてもよい。連続して貫通孔が設けられているメタルシールの断面形状（環状のメタルシールの外周の延伸方向に対して直交する平面による断面の形状）は、「Ｃ」字状になる。

真空成形室１９内には、上下方向で移動自在な金型組プレス材５３が設けられている。そして、金型組プレス材５３と金型組待機ゾーン２３の上下方向に移動自在な金型組載置材３１とを用いて金型組９を挟み込むことで、金型組９のプレスがなされるように構成されている。

さらに説明すると、真空成形室１９内における金型組９のプレスは、金型組９を載置している金型組待機ゾーン２３の金型組載置材３１が上昇して第１の貫通孔４１を塞ぐことで形成された真空成形室１９を真空（１ＭＰａ等の所定の真空度）にした状態で、金型組プレス材５３を下降し、金型組９を金型組載置材３１と金型組プレス材５３とで挟み込むことでなされるように構成されている。

なお、金型組プレス材５３が下降して金型組９のプレスをするときであっても、金型組待機ゾーン２３の金型組載置材３１は下降せず、第１の貫通孔４１を塞いでおり、真空成形室１９が形成されている状態が維持されるようになっている。

また、金型組加熱・冷却室１７の内部には、金型組搬入ゾーン５５と金型組搬出ゾーン５７とが設けられている。金型組搬入ゾーン５５は、金型組加熱ゾーン２１に隣接して設けられている。金型組搬出ゾーン５７は、金型組冷却ゾーン２５に隣接して設けられている。さらに説明すると、金型組加熱・冷却室１７内には、金型組搬入ゾーン５５、金型組加熱ゾーン２１、金型待機ゾーン２３、金型組冷却ゾーン２５、金型組搬出ゾーン５７を仕切る仕切り壁が設けられておらず（不存在になっており）、金型組搬入ゾーン５５と金型組加熱ゾーン２１と金型組待機ゾーン２３と金型組冷却ゾーン２５と金型組搬出ゾーン５７とは、この順で、たとえば、水平方向で所定の間隔をあけて直線的にならんでいる。

金型組搬入ゾーン５５は、金型加熱・冷却室１７の内部で上下方向に移動位置決め自在であり金型組加熱ゾーン２１で加熱する前の金型組９が載置される（載置されて一時的に待機する）金型組載置材５９を備えて構成されている。金型組載置材５９は平板状に形成されており、厚さ方向が上下方向になっており、上面に金型組９が載置されるようになっている。

金型組加熱・冷却室１７を構成する筐体３３の上方であって金型組搬入ゾーン５５の金型組載置材５９の上方（筐体３３の上壁部３９）には、金型組９が通過可能な第２の貫通孔６１が設けられている。

また、金型組加熱・冷却室１７の上方には、インポートブロック室（取り入れ用ロードロック室）６３が設けられている。インポートブロック室６３を構成する筐体６５は、真空成形室１９を構成する筐体４３と同様にして、矩形な枡状に形成されており、第２の貫通孔６１を介してインポートブロック室６３が金型組加熱・冷却室１７につながるように、金型組加熱・冷却室１７の筐体３３の上側で、金型組加熱・冷却室１７の筐体３３から上方に突出して金型組加熱・冷却室１７の筐体３３に設けられている。

インポートブロック室６３は、金型組搬入ゾーン５５の金型組載置材５９が上昇して第２の貫通孔６１を塞ぐことで、金型組加熱・冷却室１７から遮断されるように構成されている。第２の貫通孔６１が金型組載置材５９で塞がれたときのインポートブロック室６３の体積は、金型組加熱・冷却室１７の体積に比べて小さくなっており、たとえば１／２０程度になっている。

インポートブロック室６３は、ガラス成形装置１の外部から、インポートブロック室６３内に金型組９を搬入するために、第２の貫通孔６１とは別にして、インポートブロック室６３の外部と通じ（開放され）また外部から遮断されるように構成されている。

すなわち、インポートブロック室６３の筐体６５は、たとえば、図３で示すようにして、一端部に位置している回動中心軸を回動中心にして、図示しないシリンダ等のアクチュエータで金型組加熱・冷却室１７の筐体３３に対し回動するようなっている。

金型組搬出ゾーン５７は、金型加熱・冷却室１７の内部で上下方向に移動位置決め自在であり金型組冷却ゾーン２５で冷却された金型組９が載置される（載置されて一時的に待機する）金型組載置材６７を備えて構成されている。金型組載置材６７は平板状に形成されており、厚さ方向が上下方向になっており、上面に金型組９が載置されるようになっている。

金型組加熱・冷却室１７を構成する筐体３３の上方であって金型組搬出ゾーン５７の金型組載置材６７の上方（筐体３３の上壁部３９）には、金型組９が通過可能な第３の貫通孔６９が設けられている。

また、金型組加熱・冷却室１７の上方には、アウトポートブロック室（取り出し用ロードロック室）７１が設けられている。アウトポートブロック室７１を構成する筐体７３は、インポートブロック室６３を構成する筐体６５と同様にして、矩形な枡状に形成されており、第３の貫通孔６９を介してアウトポートブロック室７１が金型組加熱・冷却室１７につながるように、金型組加熱・冷却室１７の筐体３３の上側で、金型組加熱・冷却室１７の筐体３３から上方に突出して金型組加熱・冷却室１７の筐体３３に設けられている。

アウトポートブロック室７１は、金型組搬出ゾーン５７の金型組載置材６７が上昇して第３の貫通孔６９を塞ぐことで、金型組加熱・冷却室１７から遮断されるように構成されている。第３の貫通孔６９が金型組載置材６７で塞がれたときのアウトポートブロック室７１の体積は、インポートブロック室６３と同様にして、金型組加熱・冷却室１７の体積に比べて小さくなっており、たとえば１／２０程度になっている。

アウトポートブロック室７１は、ガラス成形装置１の外部へ、アウトポートブロック室７１内から金型組９を搬出するために、第３の貫通孔６９とは別にして、アウトポートブロック室７１の外部と通じまた外部から遮断されるように構成されている。

すなわち、アウトポートブロック室７１の筐体７３は、たとえば、図８で示すようにして、一端部に位置している回動中心軸を回動中心にして、金型組加熱・冷却室１７の筐体３３に対し回動するようなっている。

なお、金型組搬入ゾーン５５から金型組加熱ゾーン２１への金型組９の移送、金型組加熱ゾーン２１から金型組待機ゾーン２３への金型組９の移送、金型組待機ゾーン２３から金型組冷却ゾーン２５への金型組９の移送、金型組冷却ゾーン２５から金型組搬出ゾーン５７への金型組９の移送は、図示しないロボット等の金型組搬送装置によってなされるようになっている。金型組搬送装置は、金型組組加熱・冷却室１７内に設置されている。

金型組加熱・冷却室１７は配管７５によって窒素ガス供給ユニット８７につながっている。配管７５の途中にはバルブ７７が設けられている。バルブ７７をオンすることで、配管７５を介して窒素ガス供給ユニット８７から金型組加熱・冷却室１７に窒素ガスが供給され、バルブ７７をオフすることで、窒素ガス供給ユニット８７からの金型組加熱・冷却室１７への窒素ガスの供給が停止されるようになっている。

インポートブロック室６３は配管７９によって窒素ガス供給ユニット８７につながっている。配管７９の途中にはバルブ８１が設けられている。バルブ８１をオンすることで、配管７９を介して窒素ガス供給ユニット８７からインポートブロック室６３に窒素ガスが供給され、バルブ８１をオフすることで、窒素ガス供給ユニット８７からのインポートブロック室６３への窒素ガスの供給が停止されるようになっている。

アウトポートブロック室７１は配管８３によって窒素ガス供給ユニット８７につながっている。配管８３の途中にはバルブ８５が設けられている。バルブ８５をオンすることで、配管８３を介して窒素ガス供給ユニット８７からアウトポートブロック室７１に窒素ガスが供給され、バルブ８５をオフすることで、窒素ガス供給ユニット８７からのアウトポートブロック室７１への窒素ガスの供給が停止されるようになっている。

インポートブロック室６３は配管８９によって真空ポンプ９３につながっている。配管８９の途中にはバルブ９１が設けられている。真空ポンプ９３を稼動しバルブ９１をオンすることで、配管８９を介してインポートブロック室６３の真空引きがなされ、バルブ９１をオフし真空ポンプ９３の稼動を停止することで、インポートブロック室６３の真空引きが停止するようになっている。

インポートブロック室６３の内側であってインポートブロック室６３の筐体６５の上壁部には、金型押え用スプリングプランジャ９５が設けられている。金型押え用スプリングプランジャ９５は、筐体６５が閉じて金型載置材５９が上昇して第２の貫通孔６１を塞ぐことでインポートブロック室６３が形成され、金型載置材５９に金型組９が載置されている状態で、金型組９を下方に付勢している。なお、この付勢がされていても、金型載置材５９は下方に移動しないようになっている。

金型押え用スプリングプランジャ９５で付勢されていることで、インポートブロック室６３内を真空ポンプ９３で真空引きしたとき、金型組９が動かないようになっている。

金型載置材５９には、金型待機ゾーン２３の金型載置材３１の場合と同様にして、メタルシール９７が設けられており、金型組加熱・冷却室１７とインポートブロック室６３との間の気密性が確保されるようになっている。

なお、金型組搬入ゾーン５５の金型載置材５９は、シリンダ９９等のアクチュエータにより上下方向で移動するようになっている。そして、金型載置材５９が上昇端に位置しているとき、第２の貫通孔６１がメタルシール９７を用いて塞がれるようになっている。

金型組加熱ゾーン２１の金型組載置材２９には、金型組９を加熱するヒータ１０１が設けられている。このヒータ１０１によって、ガラス成形装置１の稼動時、金型組載置材２９はたとえば６５０℃の温度になっている。また、金型組加熱ゾーン２１には、下方が開口している枡状の加熱室形成材１０３が設けられている。

加熱室形成材１０３内には、ランプ等で構成され金型組９を加熱するヒータ１０５が設けられており、また、加熱室形成材１０３は、金型組加熱・冷却室１７内であって金型組載置材２９の上方で、シリンダ１０７等のアクチュエータにより上下方向で移動するようになっている。

加熱室形成材１０３が下降端に位置しているとき、加熱室形成材１０３と金型組載置材２９との内部にほぼ閉じられた空間（金型組加熱室）１０９が形成されるようになっている。そして、金型組載置材２９に載置されている金型組９が金型組加熱室１０９内に位置し、各ヒータ１０１，１０５で加熱されるようになっている。加熱室形成材１０３が上昇端に位置しているときには、金型組９の移送が可能になっている。

真空成形室１９は配管１１１によって真空ポンプ１１５につながっている。配管１１１の途中にはバルブ１１３が設けられている。真空ポンプ１１５を稼動しバルブ１１３をオンすることで、配管１１１を介して真空成形室１９の真空引きがなされ、バルブ１１３をオフし真空ポンプ１１５の稼動を停止することで、真空成形室１９の真空引きが停止するようになっている。

なお、金型組待機ゾーン２３の金型組載置材３１には、金型組９を加熱するヒータ１１７が設けられている。また、真空成形室１９内に設けられている金型組プレス材５３にも、金型組９を加熱するヒータ１１９が設けられている。金型組プレス材５３は、シリンダ１２１等のアクチュエータにより上下方向で移動するようになっている。

そして、金型組９をプレスするときにも、金型組載置材３１と金型組プレス材５３とで挟み込まれた金型組９を、ヒータ１１７，１１９で加熱するようになっている。

金型組冷却ゾーン２５には、金型組押圧材１２３が設けられている。金型組押圧材１２３は、金型組載置材４５とほぼ同形状に形成されており、シリンダ１２５等のアクチュエータにより上下方向で移動するようになっている。また、金型組押圧材１２３や金型組載置材４５には、冷媒が通る冷媒通路（図示せず）が設けられている。

そして、金型組押圧材１２３を下降して金型組載置材４５と金型組押圧材１２３とで金型組９を所定の力で挟み込み、上述した冷媒の通路に冷媒を流すことで、金型組９を冷却するようになっている。

なお、金型組加熱ゾーン２１における金型組９の加熱を、金型組冷却ゾーン２５の場合と同様に、金型組９を挟み込むことで行うようにしてもよいし、金型組冷却ゾーン２５における金型組９の冷却を金型組加熱ゾーン２１の場合と同様にして行う構成であってもよい。

金型組搬出ゾーン５７の金型載置材６７には、金型待機ゾーン２３の金型載置材３１の場合と同様にして、メタルシール１２９が設けられており、金型組加熱・冷却室１７とアウトポートブロック室７１との間の気密性が確保されるようになっている。

なお、金型組搬出ゾーン５７の金型載置材６７は、シリンダ１２７等のアクチュエータにより上下方向で移動するようになっている。そして、金型載置材６７が上昇端に位置しているとき、第３の貫通孔６９がメタルシール１２９を用いて塞がれるようになっている。

また、金型組搬入ゾーン５５の下降端に位置している金型組載置材５９の上面の高さ位置と、金型組加熱ゾーン２１の金型組載置材２９の上面の高さ位置と、金型組待機ゾーン２３の下降端に位置している金型組載置材３１の上面の高さ位置と、金型組冷却ゾーン２５の金型組載置材４５の上面の高さ位置と、金型組搬出ゾーン５７の下降端に位置している金型組載置材６７の上面の高さ位置とは、お互いが一致している。

次に、ガラス成形装置１の動作について説明する。ガラス成形装置１は、制御装置１３１の制御の下、次の動作をするようになっている。

まず、初期状態として、図３（ａ）に示すように、金型組搬入ゾーン５５の金型組載置材５９が上昇しており、インポートブロック室６３の筐体６５が回動しインポートブロック室６３が開放されており、金型組待機ゾーン２３の金型組載置材３１と金型組搬出ゾーン５７の金型組載置材６７とが下降端に位置しており、金型組加熱ゾーン２１の加熱室形成材１０３と金型組冷却ゾーン２５の金型組押圧材１２３とが上昇端に位置しており、アウトポートブロック室７１の筐体７３が第３の貫通孔６９を覆ってアウトポートブロック室７１が形成されている。

また、上記初期状態では、金型組加熱・冷却室１７と真空成形室１９とアウトポートブロック室７１とが不活性ガスで満たされており、金型組９は、図２（ａ）、（ｂ）で示すようになっている。

上記初期状態で、図３（ａ）に示すように、金型組搬入ゾーン５５の金型組載置材５９に金型組９を図示しないロボット搬送装置により載置する。

続いて、図３（ｂ）で示すように、第２の貫通孔６１を塞ぐようにインポートブロック室６３の筐体６５を回動させてインポートブロック室６３を形成し、インポートブロック室６３を真空引きし、この真空引き後、インポートブロック室６３内を不活性ガスで満たす。

続いて、図４（ａ）で示すように、金型組搬入ゾーン５５の金型載置材５９を下降して、金型組９を金型組加熱ゾーン２１に移送し、金型組加熱ゾーン２１の金型組載置材２９上に載置し、加熱室形成材１０３を下降して、ヒータ１０１，１０５で金型組９を加熱する。この加熱によって、ガラス素材７が所望の温度（たとえば、成形可能な軟化温度；６５０℃以上の温度）になる。

続いて、図４（ｂ）で示すように、加熱室形成材１０３を上昇して、金型組９を金型組待機ゾーン２３に移送する。このとき、ヒータ１１７をオンにしておく。

続いて、図５（ａ）で示すように、金型組待機ゾーン２３の金型組載置材３１を上昇して真空成形室１９を形成し、真空成形室１９を真空引きする。

続いて、図５（ｂ）で示すように、金型組プレス材５３を下降して金型組９をプレスする。このとき、ヒータ１１９をオンにしておく。上記プレスにより、金型組９は、図２（ｃ）で示すようになる。

続いて、図６（ａ）で示すように、金型組待機ゾーン２３の金型組載置材３１を下降する。

続いて、図６（ｂ）で示すように、金型組９を金型組冷却ゾーン２５に移送して、金型組冷却ゾーン２５の金型組載置材４５に載置し、金型組押圧材１２３を下降して、金型組載置材４５と金型組押圧材１２３とで金型組９を挟み込む。そして、金型組載置材４５と金型組押圧材１２３とに冷媒を流すことで、金型組９を冷却し、ガラス素材７（ガラス成形品１１）を冷却する。

続いて、図７（ａ）で示すように、金型組押圧材１２３を上昇し、金型組９を金型組搬出ゾーン５７に移送して、金型組搬出ゾーン５７の金型組載置材６７に載置する。

続いて、図７（ｂ）で示すように、金型組搬出ゾーン５７の金型組載置材６７を上昇して第３の貫通孔６９を塞ぎ、アウトポートブロック室７１を形成する。

続いて、図８（ａ）で示すように、アウトポートブロック室７１の筐体７３を回動してアウトポートブロック室７１を開放し、金型組９を図示しないロボット等の搬送装置で搬出する。

続いて、図８（ｂ）で示すように、アウトポートブロック室７１の筐体７３を回動してアウトポートブロック室７１を再び形成する。

図８（ａ）で示す状態からガラス成形装置１の外部に搬出された金型組９は、別工程でガラス成形品１１が金型１０から分離され、ガラス成形品１１が分離された金型１０は、次のガラス素材７の成形に使用される。

なお、上記説明では、１つの金型組９が、金型組搬入ゾーン５５、金型組加熱ゾーン２１、金型組待機ゾーン２３、金型組冷却ゾーン２５、金型組搬出ゾーン５７の順に移送されて、加熱されプレスされ冷却されているが、実際には、金型組９が連続して枚葉で移送されることで、ガラス成形品１１を効率良く成形している。

たとえば、１つ目の金型組９が、金型組加熱ゾーン２１に移送されてきたときに、金型組搬入ゾーン５５の金型載置材５９が上昇して、２つ目の金型組９が図３（ａ）で示すように、金型載置材５９に載置されるようになっている。

ガラス成形装置１によれば、金型組加熱・冷却室１７と真空成形室１９とを備えて構成されており、金型組加熱・冷却室１７には、金型組９を加熱する金型組加熱ゾーン２１と、プレス前後の金型組９を待機させる金型組待機ゾーン２３と、プレスがされた金型組９を冷却する金型組冷却ゾーン２５とが内部に設けられており、真空成形室１９では、金型組待機ゾーン２３で待機している金型組９を真空環境内でプレスするようになっているので、金型１０の酸化を防ぎつつガラス素材７を加熱するときに加熱ムラを無くして均一に加熱することができるとともに、ガラス素材７をプレスするときに不活性ガスが混入すること等による成形不良が発生することを防止することができる。

また、ガラス成形装置１によれば、従来移動金型式（特許文献１参照）では不可能であった真空成形が可能になり、フライアイレンズの成形やナノ構造の転写等の複雑な形状のガラス成形品を成形することができる。

また、ガラス成形装置１によれば、金型組加熱・冷却室１７内で、金型組加熱ゾーン２１と金型組待機ゾーン２３と金型組冷却ゾーン２５とが隣接してこの順にならんでおり、真空成形室１９が、金型組加熱・冷却室１７の外部で、金型組加熱ゾーン２１と金型組待機ゾーン２３と金型組冷却ゾーン２５とがならんでいる方向（たとえば水平方向）とは異なる方向（たとえば直交する方向）で金型組待機ゾーン２３から離れているので、真空成形室１９を形成しやすくなっている。

すなわち、金型組加熱・冷却室１７と真空成形室１９とを仕切る１つの仕切り部材２７（金型載置材３１）を移動させるだけで、真空成形室１９と金型組加熱・冷却室１７とをお互いにつなげまた真空成形室１９と金型組加熱・冷却室１７とお互いに遮断することでき、装置の構成が簡素化されている。

また、ガラス成形装置１によれば、金型組待機ゾーン２３の金型組載置材３１が上昇して第１の貫通孔４１を塞ぐことで（金型組載置材３１の昇降機構によって）、真空成形室１９が金型組加熱・冷却室１７から遮断されるように構成されているので、真空成形室１９を一層容易に形成することができる。

また、ガラス成形装置１によれば、第１の貫通孔４１を囲む環状のメタルシール４７を用いて真空成形室１９が形成されように構成されているので、金型組９の加熱による温度上昇があっても真空成形室１９へ不活性ガスが漏れ出すことを確実に防止することができる。

また、ガラス成形装置１によれば、真空成形室１９内に設けられている金型組プレス材５３と金型組待機ゾーン２３の金型組載置材３１とを用いて金型組９を挟み込むことで、金型組９のプレスがなされるように構成されているので、金型組待機ゾーン２３の金型組載置材３１が、真空成形室１９を形成する機能と金型組９をプレスする機能を兼用している。これにより、金型組９をプレスする構成を別途設ける必要がなく、装置の構成が簡素化されている。

また、ガラス成形装置１によれば、金型組加熱・冷却室１９に金型組９を搬入し金型組加熱・冷却室１７から金型組９を搬出するために、インポートブロック室６３とアウトポートブロック室７１とが設けられているので、金型組９を金型組加熱・冷却室１７に出し入れする際に、大気中の酸素等が金型組加熱・冷却室１７内に入り込むことを容易に防ぐことができ、金型１０の酸化を確実に防止することができる。

なお、ガラス成形装置１において、配管とバルブとを介して真空成形室１９を窒素ガス供給ユニット８７につなげ、金型組９のプレスが終わった図５（ｂ）で示す状態で、真空成形室１９を窒素ガスで満たし、この後、金型組待機ゾーン２３の金型組載置材３１を下降し、図６（ａ）で示す状態にしてもよい。

また、アウトポートブロック室７１をインポートブロック室６７と同様に、配管とバルブとを介して真空ポンプにつなげてもよい。そして、図８（ａ）で示す状態から金型組９を搬出し、この搬出後に、アウトポートブロック室７１の筐体７３を回動して、アウトポートブロック室７１を再び形成し、この形成後、アウトポートブロック室７１内を真空引きしてから、アウトポートブロック室７１内を不活性ガスで満たし、この後、金型組搬出ゾーン５７の金型組載置材６７を下降するようにしてもよい。

また、上記説明では、各ゾーン５５，２１，２３，２５，５７間に搬送装置（搬送ユニット）を配置してあるが、１つの搬送装置が複数の搬送装置を兼用してもよい。

また、上記説明では、各ゾーン５５，２１，２３，２５，５７が１つづつ設けられているが、各ゾーン工程の時間配分により、各ゾーン５５，２１，２３，２５，５７の数を適宜変えてもよい。たとえば、金型組加熱ゾーン２１を２つ、金型組待機ゾーンを１つ、金型組冷却ゾーンを３つにしてもよい。

１ ガラス成形装置
３ 上金型
５ 下金型
７ ガラス素材
９ 金型組
１１ ガラス成形品
１７ 金型組加熱・冷却室
１９ 真空成形室
２１ 金型組加熱ゾーン
２３ 金型組待機ゾーン
２５ 金型組冷却ゾーン
３１ 金型組待機ゾーンの金型組載置材
３３ 金型組加熱・冷却室の筐体
４１ 第１の貫通孔
４３ 真空成形室の構成する筐体
４７ メタルシール
５３ 金型組プレス材
５９ 金型組搬入ゾーンの金型組載置材
６１ 第２の貫通孔
６３ インポートブロック室
６５ インポートブロック室の筐体
６７ 金型組搬出ゾーンの金型組載置材
６９ 第３の貫通孔
７１ アウトポートブロック室
７３ アウトポートブロック室の筐体

Claims (5)

1. 上金型と下金型との間にガラス素材を設置してある金型組をプレスすることによって前記ガラス素材を成形するガラス成形装置において、
   前記金型組を加熱する金型組加熱ゾーンと、この金型組加熱ゾーンに隣接し前記加熱がされた金型組を前記プレス前に待機させまた前記プレスがされた金型組を待機させる金型組待機ゾーンと、この金型組待機ゾーンに隣接し前記プレスがされた金型組を冷却する金型組冷却ゾーンとが内部に設けられている金型組加熱・冷却室と、
   前記金型組待機ゾーンに隣接して設けられ、前記金型組待機ゾーンで待機している金型組の前記プレスを真空環境内でするための真空成形室と、
   を有し、前記真空成形室の体積は、前記金型組加熱・冷却室の体積に比べて小さくなっており、
   前記真空成形室と前記金型組加熱・冷却室とがお互いにつながっているときには、前記金型組加熱・冷却室内と前記真空成形室内とが、不活性ガスで満たされるように構成されており、
   前記プレスをするときには、前記加熱された金型組を前記金型組待機ゾーンから前記真空成形室内に移動させ、前記真空成形室を前記金型組加熱・冷却室から遮断し真空環境にするように構成されていることを特徴とするガラス成形装置。
2. 請求項１に記載のガラス成形装置において、
   前記金型組待機ゾーンは、金型組載置材の上に前記金型組を載置することで待機させるように構成されており、
   前記金型組加熱・冷却室を構成する筐体の、前記金型組待機ゾーン上方には、前記金型組が通過可能な第１の貫通孔が設けられており、
   前記真空成形室を構成する筐体は、前記第１の貫通孔を介して前記真空成形室が前記金型組加熱・冷却室につながるように、前記金型組加熱・冷却室の筐体の上側に設けられており、
   前記真空成形室は、前記金型組待機ゾーンの金型組載置材が上昇し前記第１の貫通孔を塞ぐことで、前記金型組加熱・冷却室から遮断されるように構成されていることを特徴とするガラス成形装置。
3. 請求項２に記載のガラス成形装置において、
   前記真空成形室は、前記金型組加熱・冷却室を構成する筐体と前記金型組待機ゾーンの金型組載置材との間に位置して、前記第１の貫通孔を囲む環状のメタルシールを用いて生成されるようになっていることを特徴とするガラス成形装置。
4. 請求項２または請求項３に記載のガラス成形装置において、
   前記真空成形室内には、上下方向で移動自在な金型組プレス材が設けられており、この金型組プレス材と前記金型組待機ゾーンの金型組載置材とを用いて前記金型組を挟み込むことで、前記金型組のプレスがなされるように構成されていることを特徴とするガラス成形装置。
5. 請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載のガラス成形装置において、
   前記金型組加熱・冷却室の内部には、金型組搬入ゾーンと金型組搬出ゾーンとが設けられており、
   前記金型組搬入ゾーンは、前記金型組加熱ゾーンに隣接して設けられ前記金型組加熱・冷却室の内部で上下方向に移動位置決め自在であり前記金型組加熱ゾーンで加熱する前の金型組が載置される金型組載置材を備えて構成されており、
   前記金型組加熱・冷却室を構成する筐体の、前記金型組搬入ゾーンの金型組載置材の上方には、前記金型組が通過可能な第２の貫通孔が設けられており、
   前記金型組加熱・冷却室の上方には、インポートブロック室が設けられており、前記インポートブロック室を構成する筐体は、前記第２の貫通孔を介して前記インポートブロック室が前記金型組加熱・冷却室につながるように、前記金型組加熱・冷却室の筐体の上側に設けられており、
   前記インポートブロック室は、前記金型組搬入ゾーンの金型組載置材が上昇して前記第２の貫通孔を塞ぐことで、前記金型組加熱・冷却室から遮断されるように構成されており、
   前記インポートブロック室は、前記インポートブロック室内に前記金型組を搬入するために、前記インポートブロック室の外部と通じまた外部から遮断されるように構成されており、
   前記金型組搬出ゾーンは、前記金型組冷却ゾーンに隣接して設けられ前記金型組加熱・冷却室の内部で上下方向に移動位置決め自在であり前記金型組冷却ゾーンで冷却された金型組が載置される金型組載置材とを備えて構成されており、
   前記金型組加熱・冷却室を構成する筐体の、前記金型組搬出ゾーンの金型組載置材の上方には、前記金型組が通過可能な第３の貫通孔が設けられており、
   前記金型組加熱・冷却室の上方には、アウトポートブロック室が設けられており、前記アウトポートブロック室を構成する筐体は、前記第３の貫通孔を介して前記アウトポートブロック室が前記金型組加熱・冷却室につながるように、前記金型組加熱・冷却室の筐体の上側に設けられており、
   前記アウトポートブロック室は、前記金型組搬出ゾーンの金型組載置材が上昇して前記第３の貫通孔を塞ぐことで、前記金型組加熱・冷却室から遮断されるように構成されており、
   前記アウトポートブロック室は、前記アウトポートブロック室外に前記金型組を搬出するために、前記アウトポートブロック室の外部と通じまた外部から遮断されるように構成されていることを特徴とするガラス成形装置。

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