ガラス成形体の製造方法および製造装置
【課題】離型後の上型の成型面上の温度を所定の値に制御することが可能なガラス成形体の製造方法および製造装置を得る。
【解決手段】溶融ガラス４１からガラス成形体を得るガラス成形体の製造方法は、下型２０と、成型面１２を有し、放熱防止部材５０によって成型面１２が覆われることが可能な上型１０とを準備する工程と、下型２０上に溶融ガラス４１を供給する工程と、上型１０および下型２０が溶融ガラス４１を加圧成形することによって、ガラス成形体を得る工程と、上型１０からガラス成形体を離型した後、上型１０が再び溶融ガラス４１の加圧成形に供されるまでの間、ガラス成形体の離型によって露出した上型１０の成型面１２を放熱防止板５０で覆う工程とを備える。
【解決手段】溶融ガラス４１からガラス成形体を得るガラス成形体の製造方法は、下型２０と、成型面１２を有し、放熱防止部材５０によって成型面１２が覆われることが可能な上型１０とを準備する工程と、下型２０上に溶融ガラス４１を供給する工程と、上型１０および下型２０が溶融ガラス４１を加圧成形することによって、ガラス成形体を得る工程と、上型１０からガラス成形体を離型した後、上型１０が再び溶融ガラス４１の加圧成形に供されるまでの間、ガラス成形体の離型によって露出した上型１０の成型面１２を放熱防止板５０で覆う工程とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス成形体の製造方法および製造装置に関し、特に、上型および下型が溶融ガラスを加圧成形することによってガラス成形体を得るガラス成形体の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス成形体は、デジタルカメラ用レンズ、ＤＶＤ等の光ピックアップレンズ、携帯電話用カメラレンズ、または光通信用のカップリングレンズなど、種々の光学デバイスに組み込まれる光学素子として幅広く用いられる。ガラス成形体は、ガラス素材を溶融することによって得られた溶融ガラスを、成形金型（上型および下型）を用いて加圧成形することによって製造される（特許文献１および２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０３２６７０号
【特許文献２】特開平９−２５１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上型および下型の加圧成形によってガラス成形体が得られた後、上型および下型は開かれ、ガラス成形体は上型および下型から離型（脱型ともいう）される。当該離型によって、上型の成型面は露出する。その後、下型の成型面上に新たな溶融ガラスが供給され、上型が再びこの新たな溶融ガラスの加圧成形に供されるまでの間、上型の成型面は露出したままである。上型からは熱エネルギーが大気中に放射され、上型の温度は低下しようとする。上型の温度を所定の値に維持するために、上型は加熱装置によって加熱される。
【０００５】
本発明は、離型後の上型の成型面上の温度を所定の値に制御することが可能なガラス成形体の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に基づくガラス成形体の製造方法は、溶融ガラスからガラス成形体を得るガラス成形体の製造方法であって、下型と、成型面を有し、放熱防止部材によって上記成型面が覆われることが可能な上型とを準備する工程と、上記下型上に上記溶融ガラスを供給する工程と、上記上型および上記下型が上記溶融ガラスを加圧成形することによって、上記ガラス成形体を得る工程と、上記上型から上記ガラス成形体を離型した後、上記上型が再び上記溶融ガラスの加圧成形に供されるまでの間、上記ガラス成形体の離型によって露出した上記上型の上記成型面を上記放熱防止部材で覆う工程と、を備える。
【０００７】
好ましくは、上記放熱防止部材は、ヒータを含み、上記放熱防止部材が上記上型の上記成型面を覆った状態で、上記ヒータが上記上型を加熱する工程をさらに備える。
【０００８】
本発明に基づくガラス成形体の製造装置は、溶融ガラスからガラス成形体を得るガラス成形体の製造装置あって、上記溶融ガラスが供給される下型と、成型面を有し、放熱防止部材によって上記成型面が覆われる上型と、を備え、上記上型および上記下型が上記溶融ガラスを加圧成形することによって、上記ガラス成形体が得られ、上記放熱防止部材は、上記ガラス成形体が上記上型から離型された後、上記上型が再び上記溶融ガラスの加圧成形に供されるまでの間、上記ガラス成形体の離型によって露出した上記上型の上記成型面を覆う。
【０００９】
好ましくは、上記放熱防止部材は、上記上型の上記成型面を覆った状態で上記上型を加熱するヒータを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、離型後の上型の成型面上の温度を所定の値に制御することが可能なガラス成形体の製造方法および製造装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１におけるガラス成形体の製造方法の第１ステップ、および実施の形態１におけるガラス成形体の製造装置を示す断面図である。
【図２】実施の形態１におけるガラス成形体の製造装置に備えられる放熱防止部材を示す平面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に関する矢視断面図である。
【図４】実施の形態１におけるガラス成形体の製造方法の第２ステップを示す断面図である。
【図５】実施の形態１におけるガラス成形体の製造方法の第３ステップを示す断面図である。
【図６】実施の形態１におけるガラス成形体の製造方法の第４ステップを示す断面図である。
【図７】実施の形態１におけるガラス成形体の製造方法の第５ステップを示す断面図である。
【図８】実施の形態１におけるガラス成形体の製造方法の第６ステップを示す断面図である。
【図９】実施の形態１におけるガラス成形体の製造方法の第７ステップを示す断面図である。
【図１０】実施の形態１（および比較例）に基づいて行なった実験結果を示す図である。
【図１１】実施の形態２におけるガラス成形体の製造方法に用いられる放熱防止部材を示す断面図である。
【図１２】実施の形態２におけるガラス成形体の製造方法に用いられる放熱防止部材の変形例を示す底面図である。
【図１３】実施の形態３におけるガラス成形体の製造方法に用いられる放熱防止部材を示す平面図である。
【図１４】図１３中のＸＩＶ−ＸＩＶ線に関する矢視断面図である。
【図１５】実施の形態３におけるガラス成形体の製造方法のステップの一つを示す断面図であり、実施の形態３におけるガラス成形体の製造方法における放熱防止部材が使用される態様を示している。
【図１６】実施の形態４におけるガラス成形体の製造方法の第１ステップを示す断面図である。
【図１７】実施の形態４におけるガラス成形体の製造方法の第２ステップを示す断面図である。
【図１８】実施の形態４におけるガラス成形体の製造方法の第３ステップを示す断面図である。
【図１９】実施の形態５におけるガラス成形体の製造方法の第１ステップを示す断面図である。
【図２０】実施の形態５におけるガラス成形体の製造方法の第２ステップを示す断面図である。
【図２１】実施の形態５におけるガラス成形体の製造方法の第３ステップを示す断面図である。
【図２２】実施の形態５におけるガラス成形体の製造方法の第４ステップを示す断面図である。
【図２３】実施の形態５におけるガラス成形体の製造方法の第５ステップを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に基づいた各実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。各実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。各実施の形態の説明において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。特に制限が無い限り、各実施の形態に示す構成を適宜組み合わせて用いることは、当初から予定されていることである。
【００１３】
［実施の形態１］
図１〜図９を参照して、本実施の形態について説明する。本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法は、第１ステップ（ステップＳＴ１）〜第７ステップ（ステップＳＴ７）を備える。
【００１４】
図１は、本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の第１ステップ（ステップＳＴ１）、および本実施の形態におけるガラス成形体の製造装置１００を示す断面図である。図２は、ガラス成形体の製造装置１００に備えられる放熱防止部材５０を示す平面図である。図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に関する矢視断面図である。図４〜図９は、本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の第２ステップ（ステップＳＴ２）〜第７ステップ（ステップＳＴ７）をそれぞれ示す断面図である。
【００１５】
（ステップＳＴ１）
図１を参照して、ステップＳＴ１において、ガラス成形体の製造装置１００が準備される。ガラス成形体の製造装置１００は、上型１０、下型２０、ノズル３０、溶融ガラス４０、および放熱防止部材５０を備える。
【００１６】
上型１０は、平坦な下端面１１と、下端面１１から凸設された成型面１２とを有する。下型２０は、平坦な上端面２１と、上端面２１から凹設された成型面２２とを有する。ステップＳＴ１においては、ノズル３０の下方に下型２０が配置される。上型１０および下型２０は、温度センサ（図示せず）によって温度が測定されるとともに、加熱装置（図示せず）によって所定の温度を維持するように加熱制御されている。ここでいう所定の温度とは、たとえばガラス転移点（Ｔｇ）−１０℃の値である。
【００１７】
ノズル３０の上方には、溶融ガラス４０を貯留する溶融炉（図示せず）が設けられる。ノズル３０は他の加熱装置（図示せず）によって加熱される。溶融炉内の溶融ガラス４０の一部は、ノズル３０内を通してノズル３０の下端にまで搬送され、溶融ガラス４１としてノズル３０の下端から露出する。溶融ガラス４１は、表面張力によってノズル３０の下端に溜まる。
【００１８】
放熱防止部材５０は、可動軸５４の先端に取り付けられる。可動軸５４は、駆動源５２に接続され、駆動源５２からの動力を受けて略水平方向に往復移動可能に構成される。可動軸５４の移動に合わせて、放熱防止部材５０も移動する。ステップＳＴ１においては、放熱防止部材５０は、上型１０の成型面１２を覆っている。所定の温度を維持するように加熱制御されている上型１０は、成型面１２が放熱防止部材５０に覆われていることによって、大気中への放熱が抑制されている。
【００１９】
図２および図３を参照して、放熱防止部材５０について詳細に説明する。放熱防止部材５０は、ベース５１（図３参照）、固定枠５３、および断熱材５５を含む。ベース５１および固定枠５３は、たとえばアルミニウムから構成される。ベース５１の表面に、断熱材５５が載置される。断熱材５５は、固定枠５３によってベース５１に固定される。
【００２０】
断熱材５５は、固定枠５３に設けられた開口部５３Ｈから露出する。開口部５３Ｈの形状および大きさは、上型１０（図１参照）の成型面１２の形状および大きさに対応しつつ、上型１０の成型面１２の形状および大きさよりも若干大きく設定されるとよい。
【００２１】
断熱材５５は、たとえば、複数のシート状の断熱材が積層されることによって構成される。シート状の断熱材としては、たとえば、株式会社ＩＴＭ社製のファイバーエクセル（ペーパー３３０）が使用され得る。図１を再び参照して、放熱防止部材５０は、開口部５３Ｈ内から露出する断熱材５５と上型１０の成型面１２とが対向するように配置される。
【００２２】
放熱防止部材５０と下端面１１および成型面１２との最小間隔は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されるとよい。当該最小間隔が１ｍｍより小さくなると、上型１０等の振動によって放熱防止部材５０が成型面１２に接触する虞がある。当該最小間隔が５ｍｍより大きくなると、成型面１２に対する断熱性能（保温性能）が低下する。
【００２３】
（ステップＳＴ２〜ステップＳＴ７）
図４を参照して、ステップＳＴ２において、ノズル３０はさらに加熱される。矢印ＡＲ１に示すように、溶融ガラス４１はノズル３０から離れる。溶融ガラス４１は、下型２０に向かって滴下される。ステップＳＴ２においても、上型１０の成型面１２は、放熱防止部材５０によって覆われている。上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されている。
【００２４】
図５を参照して、ステップＳＴ３において、溶融ガラス４１は下型２０の成型面２２上に供給される。溶融ガラス４１は下型２０との接触によって放熱（脱熱）され、溶融ガラス４１の下方側（下型２０に近い側）から固化し始める。ステップＳＴ３においても、上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されている。
【００２５】
図６を参照して、ステップＳＴ４において、矢印ＡＲ２に示すように、下型２０は上型１０の下方に移動する。ステップＳＴ４においても、上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されている。
【００２６】
図７を参照して、ステップＳＴ５において、矢印ＡＲ３に示すように、放熱防止部材５０は駆動源５２からの動力を受けて退避する。放熱防止部材５０は、溶融ガラス４１が下型２０に供給されてから予め定められた時間が経過した後に退避するよう制御されるとよい。矢印ＡＲ４に示すように、放熱防止部材５０の退避の直後に、下型２０は上昇移動する。上型１０が下降移動しても良い。溶融ガラス４１の表面は上型１０の成型面１２に接触する。溶融ガラス４１は、成型面１２および成型面２２の間で濡れ広がる。
【００２７】
溶融ガラス４１は、上型１０の成型面１２および下型２０の成型面２２によって高温の大気中で加圧される。溶融ガラス４１を加圧するために下型２０（または上型１０）を移動させるための手段としては、エアシリンダ、油圧シリンダ、またはサーボモータを用いた電動シリンダ等が利用されるとよい。所定の時間が経過することによって溶融ガラス４１は固化し、ガラス成形体４５（図８参照）が得られる。
【００２８】
図８を参照して、ステップＳＴ６において、矢印ＡＲ５に示すように、下型２０は下降移動する。上型１０が上昇移動してもよい。上型１０および下型２０は開かれた状態となる。その後、所定の搬送装置５８によって、上型１０からガラス成形体４５が取り外される（離型される）。搬送装置５８は、吸引などの手段によってガラス成形体４５を上型１０から取り外すとよい。上型１０の成型面１２は、ガラス成形体４５の離型によって大気中に露出する。ガラス成形体４５は、搬送装置５８によって所定の場所に搬送される。
【００２９】
図９を参照して、ステップＳＴ７において、矢印ＡＲ６に示すように、ガラス成形体４５が上型１０から取り外された直後、放熱防止部材５０は駆動源５２からの動力を受けて再び上型１０の成型面１２を覆うように移動する。上型１０の成型面１２が放熱防止部材５０に覆われることで、上型１０の大気中への放熱が抑制される。上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御される。その後、矢印ＡＲ７に示すように、下型２０は再びノズル３０の下方に移動する。放熱防止部材５０の移動と下型２０の移動とは同時であってもよい。下型２０には、ノズル３０から新たな溶融ガラス４１が再び滴下される。
【００３０】
上述のステップＳＴ２（図４参照）〜ステップＳＴ７（図９参照）が繰り返されることによって、ガラス成形体４５は連続的に製造されることが可能となる。上述のステップＳＴ２〜ステップＳＴ７が繰り返される際においても、上型１０からガラス成形体４５が取り外されたあと上型１０が再び溶融ガラス４１の加圧成形に供されるまでの間は、ガラス成形体４５の離型によって露出した上型１０の成型面１２は放熱防止部材５０によって覆われる。上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御される。
【００３１】
（作用・効果）
下型２０に溶融ガラス４１が供給されている間、または溶融ガラス４１が移動している間など、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供していないときがある。このときは、上型１０の放熱は放熱防止部材５０によって抑制されている。上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう精度高く（換言すると、より所定の値に近づくように）制御されることができる。
【００３２】
具体的には、通常、上型１０の温調を行なったとしても、上型１０の成型面１２の温度を制御することまでは困難である。一般的には、装置側に温度センサーとヒータとを備えて温調が行なわれ、その装置に対して上型が取り付けられる。よって、制御温度と金型温度との間には温度に乖離が生じ、成形制御が困難となる。このため、従来では、金型表面（若しくは近傍）の温度を測定し、より溶融ガラスに近いところの温度を制御温度とすることで、成形制御の難易度を下げようという試みがなされている。
【００３３】
しかしながら、金型表面温度を放射温度計などで制御できるのは、プレス成形前までであって、プレス中は金型表面温度の測定は困難であり、金型表面に近いところまで温度センサーを近づける方法では、金型表面の温度を測定しているわけではない。よって、一定温度で温調をしているにも関わらず、金型表面近傍では溶融ガラスとの接触および成形によって温度カーブが発生する（実施の形態１に基づく実験結果を参照）。
【００３４】
型開き−離型後において金型の温度は急激に低下する。この状態になると、制御温度と金型温度との乖離が最も大きくなるが、制御温度側（装置側）から見た温度では、そこまでわからない、若しくは、わかったとしてもこの状態から温度制御を安定させようとすると加熱系、冷却系の設備が必要となり大きな設備とコストが必要となってしまう。
【００３５】
一方で、成形においては高い温度でプレス成形をする方が、外観品質を達成するためには有利である。通常、融着しない限り範囲で最も高い温度が選択される。これは、より高い温度でガラス表面を伸ばして成形していく過程が必要だからである。
【００３６】
また、放熱防止部材５０を用いる場合と用いない場合とで、上型１０を加熱するためのエネルギー使用量を同一に設定したとする。この場合、放熱防止部材５０によって上型１０の温度低下が抑制されるため、放熱防止部材５０を用いる方が、放熱防止部材５０を用いない方に比べて上型１０の温度は高い値で維持される。
【００３７】
上型１０の温度が高い値で維持されるため、下型２０上に供給された溶融ガラス４１はより高い温度で上型１０に接触することが可能となる。溶融ガラス４１から得られるガラス成形体４５の表面にシワなどの欠陥が発生することが抑制される。ガラス成形体４５としての品質を向上させることが可能となる。
【００３８】
放熱防止部材５０を用いない場合、ガラス成形体４５の表面にシワなどの欠陥が発生することを抑制する観点からは、上型１０を積極的に加熱することが考えられる。上型１０は、たとえば上型１０に内蔵された加熱装置によって加熱される。
【００３９】
しかしながら、上型１０をその内部から積極的に加熱すると、上型１０の温度分布にばらつきが生じたり、上型１０の温度を過度に上昇させたりする虞がある。上型１０の温度分布のばらつきや、上型１０の過度な温度上昇は、溶融ガラス４１から得られるガラス成形体４５の品質を低下させる。また、上型１０をその内部から積極的に加熱する場合、上型１０の全体を加熱する必要があるため、多くのエネルギーおよびコストを必要とする。
【００４０】
本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法および製造装置１００によれば、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていない間において、放熱防止部材５０が効果的に上型１０の放熱（温度低下）を抑制する。上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されることができる。さらに、上型１０を所定の温度に維持するために必要なエネルギー使用量を低減することもできる。上型１０の温度低下が抑制されることによって、上型１０の温度分布のばらつきや、上型１０の過度な温度上昇などが発生する可能性が低減され、ガラス成形体４５としての品質を向上させることも可能となる。
【００４１】
（実施の形態１に基づく実験結果）
図１０を参照して、実施の形態１に基づいて行なった実験結果について説明する。図１０において、実線で示される曲線Ｌ１および点線で示される曲線Ｌ２は、いずれも、溶融ガラス４１を加圧成形しガラス成形体４５を得るサイクルを複数回行なった際の、上型１０の温度と時間との関係を示している。上型１０の温度は、上型１０の成型面１２付近に内蔵した温度センサによって測定した。
【００４２】
具体的に、曲線Ｌ１は、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていない間、上型１０を放熱防止部材５０で覆った場合の上型１０の温度と時間との関係を示している。曲線Ｌ２は、比較例として、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていない間、上型１０を放熱防止部材５０で覆わなかった（放熱防止部材５０を使用しなかった）場合の上型１０の温度と時間との関係を示している。
【００４３】
曲線Ｌ１に示すように、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていない間、上型１０を放熱防止部材５０で覆った場合には、毎回の加圧成形サイクルにおいて、上型１０の温度変化（温度差）は約８℃で推移していることがわかる。
【００４４】
一方、曲線Ｌ２に示すように、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていない間、上型１０を放熱防止部材５０で覆わなかった場合には、毎回の加圧成形サイクルにおいて、上型１０の温度変化（温度差）は約１０℃で推移していることがわかる。
【００４５】
これらの結果から、放熱防止部材５０を用いる方が、放熱防止部材５０を用いない場合に比べて、上型１０の温度低下が抑制されていることがわかる。すなわち、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていない間、上型１０を放熱防止部材５０で覆った場合には、放熱防止部材５０を用いない場合に比べて、毎回の加圧成形サイクルにおける上型１０の温度変化が小さいことがわかる。上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されることができ、上型１０を所定の温度に維持するために必要なエネルギー使用量を低減することができることがわかる。
【００４６】
［実施の形態２］
図１１を参照して、本実施の形態について説明する。ここでは、上述の実施の形態１との相違点について説明する。上述の実施の形態１においては、放熱防止部材５０と上型１０とは相互に独立して設けられている。本実施の形態においては、放熱防止部材５０Ａが可動軸５４Ａによって上型１０に取り付けられる。可動軸５４Ａは、上型１０側を固定端として、放熱防止部材５０Ａを回動可能に支持する。放熱防止部材５０Ａは、垂れ下がるように回動する。
【００４７】
当該構成によっても、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていない間、上型１０は放熱防止部材５０Ａに覆われることができ、上述の実施の形態１と同様の作用および効果を得ることが可能となる。当該構成によれば、上型１０が放熱防止部材５０Ａと一体的に移動する。当該構成は、下型２０が固定され、上型１０が移動する際に有効である。
【００４８】
図１２は、放熱防止部材５０Ａ（図１１参照）の変形例としての放熱防止部材５０Ｂを示す底面図である。図１２に示すように、放熱防止部材５０Ｂは、上型１０に取り付けられた可動軸５４Ｂによって、水平方向に回動可能に支持されてもよい。当該構成によれば、下型２０が固定され、上型１０が放熱防止部材５０Ｂと一体的に移動する場合において、溶融ガラス４１に対する加圧が開始される直前まで、放熱防止部材５０Ｂは上型１０を覆うことができる。放熱防止部材５０Ｂによれば、上型１０の大気中への放熱は一層抑制されることが可能となる。
【００４９】
［実施の形態３］
図１３〜図１５を参照して、本実施の形態について説明する。ここでは、上述の実施の形態１との相違点について説明する。図１３は、本実施の形態における放熱防止部材５０Ｃを示す平面図である。図１４は、図１３中のＸＩＶ−ＸＩＶ線に関する矢視断面図である。図１５は、本実施の形態における放熱防止部材５０Ｃが使用されている一つの態様を示す断面図である。
【００５０】
図１３および図１４を参照して、放熱防止部材５０Ｃは、ベース５１（図１４参照）、固定枠５３、断熱材５５、およびヒータ５７を含む。ベース５１の表面に、断熱材５５およびヒータ５７が順に載置される。ヒータ５７は、ヒータ５７に電力を供給するための所定の配線（図示せず）に接続されている。ヒータ５７は、固定枠５３に設けられた開口部５３Ｈから露出する。
【００５１】
図１５に示すように、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていないとき、上型１０は放熱防止部材５０Ｃに覆われる。放熱防止部材５０Ｃがヒータ５７を含んでいることにより、放熱防止部材５０Ｃは上型１０を成型面１２の表面側から加熱することが可能となる。
【００５２】
放熱防止部材５０Ｃに設けられたヒータ５７は、成型面１２の表面側から上型１０を加熱するため、上型１０をその内部から加熱する場合に比べて、上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値により近くなるよう制御されることができる。さらに、より少ないエネルギー使用量で上型１０の（成形に供される成型面１２付近の）温度を所定の値に加熱することが可能となる。ヒータ５７を含む放熱防止部材５０Ｃも、上述の実施の形態２（図１１参照）およびその変形例（図１２参照）と同様に、上型１０に取り付けられてもよい。
【００５３】
［実施の形態４］
図１６〜図１８を参照して、本実施の形態について説明する。ここでは、上述の実施の形態１との相違点について説明する。上述の実施の形態１においては、下型２０に溶融ガラス４１を供給するために、ノズル３０から溶融ガラス４１が滴下される（図４および図５参照）。
【００５４】
図１６に示すように、本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法および製造装置１０１においては、溶融ガラス４０から垂れ下がるように溶融ガラス４１が液線状に落下する。溶融ガラス４１の落下によって、下型２０上に溶融ガラス４１が供給される。下型２０の上端面２１上には、溶融ガラス４１の広がりを規制するための側壁部材２３が設けられるとよい。溶融ガラス４１は、側壁部材２３に囲まれた成型面２２の表面上に供給される。溶融ガラス４１が下型２０に供給される際、上述の実施の形態１と同様に、上型１０の大気中への放熱は放熱防止部材５０によって抑制されている。
【００５５】
図１７を参照して、所定の量の溶融ガラス４１が下型２０上に供給された後、矢印ＡＲ８に示すように、カッター２４を使用して液線状の溶融ガラス４１が切断される。溶融ガラス４１の下型２０への供給は停止される。溶融ガラス４１は、下型２０との接触によって放熱（脱熱）され、溶融ガラス４１の下方側（下型２０に近い側）から固化し始める。この際も、上型１０の大気中への放熱は放熱防止部材５０によって抑制されている。
【００５６】
図１８を参照して、溶融ガラス４１は所定の硬さを有するガラスゴブ（溶融ガラスの塊）を形成した後、側壁部材２３（図示せず）は退避する。矢印ＡＲ９に示すように、下型２０は上型１０の下方に移動する。この際も、上型１０の大気中への放熱は放熱防止部材５０によって抑制されている。以降、上述の実施の形態１におけるステップＳＴ５（図６参照）〜ステップＳＴ７（図９参照）と同様にして、ガラス成形体４５が製造される。
【００５７】
下型２０に対して液線状に溶融ガラス４１が供給される場合であっても、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていないときは、上型１０の放熱は放熱防止部材５０によって抑制されることができる。上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されることができる。上型１０の温度低下が抑制されるため、上型１０を所定の温度に維持するために必要なエネルギー使用量が低減されている。
【００５８】
下型２０に対して液線状に溶融ガラス４１を供給する場合、大流量の溶融ガラス４１が下型２０に供給される。比較的おおきなガラス成形体４５を製造する際に、下型２０に対して液線状に溶融ガラス４１を供給するとよい。
【００５９】
上型１０が下型２０とともに溶融ガラス４１を加圧成形している際には、カッター２４上には溶融ガラス溜４２が形成される。溶融ガラス溜４２を利用して、再び下型２０に新たな溶融ガラス４１（溶融ガラス溜４２）が供給されるとよい。ガラス成形体４５の製造サイクルの効率を向上させることが可能となる。
【００６０】
本実施の形態においては、放熱防止部材５０の代わりに、上述の実施の形態２および３における放熱防止部材５０Ａ（図１１参照）、放熱防止部材５０Ｂ（図１２参照）、または放熱防止部材５０Ｃ（図１３および図１４参照）が使用されてもよい。
【００６１】
［実施の形態５］
図１９〜図２３を参照して、本実施の形態について説明する。ここでは、上述の実施の形態１との相違点について説明する。上述の実施の形態１においては、下型２０に溶融ガラス４１を供給するために、ノズル３０から溶融ガラス４１が滴下される（図４および図５参照）。
【００６２】
図１９に示すように、本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法および製造装置１０２においては、上述の実施の形態１と同様に、下型２０が、ノズル３０の下端の溶融ガラス４１と対向するように配置される。下型２０の成型面２２には、溶融ガラス４１の広がりを規制するための側壁部２２Ｈが設けられるとよい。この際も、上型１０の大気中への放熱は放熱防止部材５０によって抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されることができる。
【００６３】
図２０を参照して、本実施の形態においては、矢印ＡＲ１０に示すように、下型２０が、ノズル３０の下端から垂れ下がる溶融ガラス４１を受け取るように上昇移動する。溶融ガラス４１は、ノズル３０の下端から途切れることなく連続的に下型２０の成型面２２内に供給される。この際も、上型１０の大気中への放熱は放熱防止部材５０によって抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されることができる。
【００６４】
図２１を参照して、下型２０の成型面２２内に、所定の量の溶融ガラス４１が供給される。この際も、上型１０の大気中への放熱は放熱防止部材５０によって抑制されている。ノズル３０の下端から下型２０に垂れ下がるように溶融ガラス４１が供給されることで、溶融ガラス４１の流量を精度高く調整することが可能となる。また、成型面２２に溶融ガラス４１を滴下する場合に比べて、成型面２２内の溶融ガラス４１の供給位置に偏り（ばらつき）が生じにくい。
【００６５】
図２２を参照して、矢印ＡＲ１１に示すように、所定の量の溶融ガラス４１が供給された下型２０は下降移動する。溶融ガラス４１の下型２０への供給が停止される。溶融ガラス４１は、下型２０との接触（溶融ガラス４０からの離脱）によって放熱（脱熱）され、溶融ガラス４１の下方側（下型２０に近い側）から固化し始める。この際も、上型１０の大気中への放熱は放熱防止部材５０によって抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されることができる。
【００６６】
図２３を参照して、溶融ガラス４１は所定の硬さを有するガラスゴブ（溶融ガラスの塊）を形成する。その後、矢印ＡＲ１２に示すように、下型２０は上型１０の下方に移動する。この際も、上型１０の大気中への放熱は放熱防止部材５０によって抑制されている。以降、上述の実施の形態１におけるステップＳＴ５（図６参照）〜ステップＳＴ７（図９参照）と同様にして、ガラス成形体４５が製造される。
【００６７】
ノズル３０の下端から下型２０に垂れ下がるように溶融ガラス４１が供給される場合であっても、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていないときは、上型１０の放熱は放熱防止部材５０によって抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されることができる。上型１０の温度低下が抑制されるため、上型１０を所定の温度に維持するために必要なエネルギー使用量が低減されている。
【００６８】
上述のとおり、ノズル３０の下端から下型２０に垂れ下がるように溶融ガラス４１が供給されることで、溶融ガラス４１の流量を精度高く調整することが可能となる。比較的小さなガラス成形体４５を製造する際に、ノズル３０の下端から下型２０に垂れ下がるように溶融ガラス４１が供給されるとよい。
【００６９】
本実施の形態においても、放熱防止部材５０の代わりに、上述の実施の形態２および３における放熱防止部材５０Ａ（図１１参照）、放熱防止部材５０Ｂ（図１２参照）、または放熱防止部材５０Ｃ（図１３および図１４参照）が使用されてもよい。
【００７０】
以上、本発明に基づいた各実施の形態について説明したが、今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７１】
１０ 上型、１１ 下端面、１２，２２ 成型面、２０ 下型、２１ 上端面、２２Ｈ 側壁部、２３ 側壁部材、２４ カッター、３０ ノズル、４０，４１ 溶融ガラス、４２ 溶融ガラス溜、４５ ガラス成形体、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ 放熱防止部材、５１ ベース、５２ 駆動源、５３ 固定枠、５３Ｈ 開口部、５４，５４Ａ，５４Ｂ 可動軸、５５ 断熱材、５７ ヒータ、５８ 搬送装置、１００，１０１，１０２ ガラス成形体の製造装置、ＡＲ１〜ＡＲ１２ 矢印、Ｌ１，Ｌ２ 曲線、ＳＴ１〜ＳＴ７ ステップ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス成形体の製造方法および製造装置に関し、特に、上型および下型が溶融ガラスを加圧成形することによってガラス成形体を得るガラス成形体の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス成形体は、デジタルカメラ用レンズ、ＤＶＤ等の光ピックアップレンズ、携帯電話用カメラレンズ、または光通信用のカップリングレンズなど、種々の光学デバイスに組み込まれる光学素子として幅広く用いられる。ガラス成形体は、ガラス素材を溶融することによって得られた溶融ガラスを、成形金型（上型および下型）を用いて加圧成形することによって製造される（特許文献１および２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１０／０３２６７０号
【特許文献２】特開平９−２５１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上型および下型の加圧成形によってガラス成形体が得られた後、上型および下型は開かれ、ガラス成形体は上型および下型から離型（脱型ともいう）される。当該離型によって、上型の成型面は露出する。その後、下型の成型面上に新たな溶融ガラスが供給され、上型が再びこの新たな溶融ガラスの加圧成形に供されるまでの間、上型の成型面は露出したままである。上型からは熱エネルギーが大気中に放射され、上型の温度は低下しようとする。上型の温度を所定の値に維持するために、上型は加熱装置によって加熱される。
【０００５】
本発明は、離型後の上型の成型面上の温度を所定の値に制御することが可能なガラス成形体の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に基づくガラス成形体の製造方法は、溶融ガラスからガラス成形体を得るガラス成形体の製造方法であって、下型と、成型面を有し、放熱防止部材によって上記成型面が覆われることが可能な上型とを準備する工程と、上記下型上に上記溶融ガラスを供給する工程と、上記上型および上記下型が上記溶融ガラスを加圧成形することによって、上記ガラス成形体を得る工程と、上記上型から上記ガラス成形体を離型した後、上記上型が再び上記溶融ガラスの加圧成形に供されるまでの間、上記ガラス成形体の離型によって露出した上記上型の上記成型面を上記放熱防止部材で覆う工程と、を備える。
【０００７】
好ましくは、上記放熱防止部材は、ヒータを含み、上記放熱防止部材が上記上型の上記成型面を覆った状態で、上記ヒータが上記上型を加熱する工程をさらに備える。
【０００８】
本発明に基づくガラス成形体の製造装置は、溶融ガラスからガラス成形体を得るガラス成形体の製造装置あって、上記溶融ガラスが供給される下型と、成型面を有し、放熱防止部材によって上記成型面が覆われる上型と、を備え、上記上型および上記下型が上記溶融ガラスを加圧成形することによって、上記ガラス成形体が得られ、上記放熱防止部材は、上記ガラス成形体が上記上型から離型された後、上記上型が再び上記溶融ガラスの加圧成形に供されるまでの間、上記ガラス成形体の離型によって露出した上記上型の上記成型面を覆う。
【０００９】
好ましくは、上記放熱防止部材は、上記上型の上記成型面を覆った状態で上記上型を加熱するヒータを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、離型後の上型の成型面上の温度を所定の値に制御することが可能なガラス成形体の製造方法および製造装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１におけるガラス成形体の製造方法の第１ステップ、および実施の形態１におけるガラス成形体の製造装置を示す断面図である。
【図２】実施の形態１におけるガラス成形体の製造装置に備えられる放熱防止部材を示す平面図である。
【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に関する矢視断面図である。
【図４】実施の形態１におけるガラス成形体の製造方法の第２ステップを示す断面図である。
【図５】実施の形態１におけるガラス成形体の製造方法の第３ステップを示す断面図である。
【図６】実施の形態１におけるガラス成形体の製造方法の第４ステップを示す断面図である。
【図７】実施の形態１におけるガラス成形体の製造方法の第５ステップを示す断面図である。
【図８】実施の形態１におけるガラス成形体の製造方法の第６ステップを示す断面図である。
【図９】実施の形態１におけるガラス成形体の製造方法の第７ステップを示す断面図である。
【図１０】実施の形態１（および比較例）に基づいて行なった実験結果を示す図である。
【図１１】実施の形態２におけるガラス成形体の製造方法に用いられる放熱防止部材を示す断面図である。
【図１２】実施の形態２におけるガラス成形体の製造方法に用いられる放熱防止部材の変形例を示す底面図である。
【図１３】実施の形態３におけるガラス成形体の製造方法に用いられる放熱防止部材を示す平面図である。
【図１４】図１３中のＸＩＶ−ＸＩＶ線に関する矢視断面図である。
【図１５】実施の形態３におけるガラス成形体の製造方法のステップの一つを示す断面図であり、実施の形態３におけるガラス成形体の製造方法における放熱防止部材が使用される態様を示している。
【図１６】実施の形態４におけるガラス成形体の製造方法の第１ステップを示す断面図である。
【図１７】実施の形態４におけるガラス成形体の製造方法の第２ステップを示す断面図である。
【図１８】実施の形態４におけるガラス成形体の製造方法の第３ステップを示す断面図である。
【図１９】実施の形態５におけるガラス成形体の製造方法の第１ステップを示す断面図である。
【図２０】実施の形態５におけるガラス成形体の製造方法の第２ステップを示す断面図である。
【図２１】実施の形態５におけるガラス成形体の製造方法の第３ステップを示す断面図である。
【図２２】実施の形態５におけるガラス成形体の製造方法の第４ステップを示す断面図である。
【図２３】実施の形態５におけるガラス成形体の製造方法の第５ステップを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に基づいた各実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。各実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。各実施の形態の説明において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。特に制限が無い限り、各実施の形態に示す構成を適宜組み合わせて用いることは、当初から予定されていることである。
【００１３】
［実施の形態１］
図１〜図９を参照して、本実施の形態について説明する。本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法は、第１ステップ（ステップＳＴ１）〜第７ステップ（ステップＳＴ７）を備える。
【００１４】
図１は、本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の第１ステップ（ステップＳＴ１）、および本実施の形態におけるガラス成形体の製造装置１００を示す断面図である。図２は、ガラス成形体の製造装置１００に備えられる放熱防止部材５０を示す平面図である。図３は、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に関する矢視断面図である。図４〜図９は、本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法の第２ステップ（ステップＳＴ２）〜第７ステップ（ステップＳＴ７）をそれぞれ示す断面図である。
【００１５】
（ステップＳＴ１）
図１を参照して、ステップＳＴ１において、ガラス成形体の製造装置１００が準備される。ガラス成形体の製造装置１００は、上型１０、下型２０、ノズル３０、溶融ガラス４０、および放熱防止部材５０を備える。
【００１６】
上型１０は、平坦な下端面１１と、下端面１１から凸設された成型面１２とを有する。下型２０は、平坦な上端面２１と、上端面２１から凹設された成型面２２とを有する。ステップＳＴ１においては、ノズル３０の下方に下型２０が配置される。上型１０および下型２０は、温度センサ（図示せず）によって温度が測定されるとともに、加熱装置（図示せず）によって所定の温度を維持するように加熱制御されている。ここでいう所定の温度とは、たとえばガラス転移点（Ｔｇ）−１０℃の値である。
【００１７】
ノズル３０の上方には、溶融ガラス４０を貯留する溶融炉（図示せず）が設けられる。ノズル３０は他の加熱装置（図示せず）によって加熱される。溶融炉内の溶融ガラス４０の一部は、ノズル３０内を通してノズル３０の下端にまで搬送され、溶融ガラス４１としてノズル３０の下端から露出する。溶融ガラス４１は、表面張力によってノズル３０の下端に溜まる。
【００１８】
放熱防止部材５０は、可動軸５４の先端に取り付けられる。可動軸５４は、駆動源５２に接続され、駆動源５２からの動力を受けて略水平方向に往復移動可能に構成される。可動軸５４の移動に合わせて、放熱防止部材５０も移動する。ステップＳＴ１においては、放熱防止部材５０は、上型１０の成型面１２を覆っている。所定の温度を維持するように加熱制御されている上型１０は、成型面１２が放熱防止部材５０に覆われていることによって、大気中への放熱が抑制されている。
【００１９】
図２および図３を参照して、放熱防止部材５０について詳細に説明する。放熱防止部材５０は、ベース５１（図３参照）、固定枠５３、および断熱材５５を含む。ベース５１および固定枠５３は、たとえばアルミニウムから構成される。ベース５１の表面に、断熱材５５が載置される。断熱材５５は、固定枠５３によってベース５１に固定される。
【００２０】
断熱材５５は、固定枠５３に設けられた開口部５３Ｈから露出する。開口部５３Ｈの形状および大きさは、上型１０（図１参照）の成型面１２の形状および大きさに対応しつつ、上型１０の成型面１２の形状および大きさよりも若干大きく設定されるとよい。
【００２１】
断熱材５５は、たとえば、複数のシート状の断熱材が積層されることによって構成される。シート状の断熱材としては、たとえば、株式会社ＩＴＭ社製のファイバーエクセル（ペーパー３３０）が使用され得る。図１を再び参照して、放熱防止部材５０は、開口部５３Ｈ内から露出する断熱材５５と上型１０の成型面１２とが対向するように配置される。
【００２２】
放熱防止部材５０と下端面１１および成型面１２との最小間隔は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定されるとよい。当該最小間隔が１ｍｍより小さくなると、上型１０等の振動によって放熱防止部材５０が成型面１２に接触する虞がある。当該最小間隔が５ｍｍより大きくなると、成型面１２に対する断熱性能（保温性能）が低下する。
【００２３】
（ステップＳＴ２〜ステップＳＴ７）
図４を参照して、ステップＳＴ２において、ノズル３０はさらに加熱される。矢印ＡＲ１に示すように、溶融ガラス４１はノズル３０から離れる。溶融ガラス４１は、下型２０に向かって滴下される。ステップＳＴ２においても、上型１０の成型面１２は、放熱防止部材５０によって覆われている。上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されている。
【００２４】
図５を参照して、ステップＳＴ３において、溶融ガラス４１は下型２０の成型面２２上に供給される。溶融ガラス４１は下型２０との接触によって放熱（脱熱）され、溶融ガラス４１の下方側（下型２０に近い側）から固化し始める。ステップＳＴ３においても、上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されている。
【００２５】
図６を参照して、ステップＳＴ４において、矢印ＡＲ２に示すように、下型２０は上型１０の下方に移動する。ステップＳＴ４においても、上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されている。
【００２６】
図７を参照して、ステップＳＴ５において、矢印ＡＲ３に示すように、放熱防止部材５０は駆動源５２からの動力を受けて退避する。放熱防止部材５０は、溶融ガラス４１が下型２０に供給されてから予め定められた時間が経過した後に退避するよう制御されるとよい。矢印ＡＲ４に示すように、放熱防止部材５０の退避の直後に、下型２０は上昇移動する。上型１０が下降移動しても良い。溶融ガラス４１の表面は上型１０の成型面１２に接触する。溶融ガラス４１は、成型面１２および成型面２２の間で濡れ広がる。
【００２７】
溶融ガラス４１は、上型１０の成型面１２および下型２０の成型面２２によって高温の大気中で加圧される。溶融ガラス４１を加圧するために下型２０（または上型１０）を移動させるための手段としては、エアシリンダ、油圧シリンダ、またはサーボモータを用いた電動シリンダ等が利用されるとよい。所定の時間が経過することによって溶融ガラス４１は固化し、ガラス成形体４５（図８参照）が得られる。
【００２８】
図８を参照して、ステップＳＴ６において、矢印ＡＲ５に示すように、下型２０は下降移動する。上型１０が上昇移動してもよい。上型１０および下型２０は開かれた状態となる。その後、所定の搬送装置５８によって、上型１０からガラス成形体４５が取り外される（離型される）。搬送装置５８は、吸引などの手段によってガラス成形体４５を上型１０から取り外すとよい。上型１０の成型面１２は、ガラス成形体４５の離型によって大気中に露出する。ガラス成形体４５は、搬送装置５８によって所定の場所に搬送される。
【００２９】
図９を参照して、ステップＳＴ７において、矢印ＡＲ６に示すように、ガラス成形体４５が上型１０から取り外された直後、放熱防止部材５０は駆動源５２からの動力を受けて再び上型１０の成型面１２を覆うように移動する。上型１０の成型面１２が放熱防止部材５０に覆われることで、上型１０の大気中への放熱が抑制される。上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御される。その後、矢印ＡＲ７に示すように、下型２０は再びノズル３０の下方に移動する。放熱防止部材５０の移動と下型２０の移動とは同時であってもよい。下型２０には、ノズル３０から新たな溶融ガラス４１が再び滴下される。
【００３０】
上述のステップＳＴ２（図４参照）〜ステップＳＴ７（図９参照）が繰り返されることによって、ガラス成形体４５は連続的に製造されることが可能となる。上述のステップＳＴ２〜ステップＳＴ７が繰り返される際においても、上型１０からガラス成形体４５が取り外されたあと上型１０が再び溶融ガラス４１の加圧成形に供されるまでの間は、ガラス成形体４５の離型によって露出した上型１０の成型面１２は放熱防止部材５０によって覆われる。上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御される。
【００３１】
（作用・効果）
下型２０に溶融ガラス４１が供給されている間、または溶融ガラス４１が移動している間など、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供していないときがある。このときは、上型１０の放熱は放熱防止部材５０によって抑制されている。上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう精度高く（換言すると、より所定の値に近づくように）制御されることができる。
【００３２】
具体的には、通常、上型１０の温調を行なったとしても、上型１０の成型面１２の温度を制御することまでは困難である。一般的には、装置側に温度センサーとヒータとを備えて温調が行なわれ、その装置に対して上型が取り付けられる。よって、制御温度と金型温度との間には温度に乖離が生じ、成形制御が困難となる。このため、従来では、金型表面（若しくは近傍）の温度を測定し、より溶融ガラスに近いところの温度を制御温度とすることで、成形制御の難易度を下げようという試みがなされている。
【００３３】
しかしながら、金型表面温度を放射温度計などで制御できるのは、プレス成形前までであって、プレス中は金型表面温度の測定は困難であり、金型表面に近いところまで温度センサーを近づける方法では、金型表面の温度を測定しているわけではない。よって、一定温度で温調をしているにも関わらず、金型表面近傍では溶融ガラスとの接触および成形によって温度カーブが発生する（実施の形態１に基づく実験結果を参照）。
【００３４】
型開き−離型後において金型の温度は急激に低下する。この状態になると、制御温度と金型温度との乖離が最も大きくなるが、制御温度側（装置側）から見た温度では、そこまでわからない、若しくは、わかったとしてもこの状態から温度制御を安定させようとすると加熱系、冷却系の設備が必要となり大きな設備とコストが必要となってしまう。
【００３５】
一方で、成形においては高い温度でプレス成形をする方が、外観品質を達成するためには有利である。通常、融着しない限り範囲で最も高い温度が選択される。これは、より高い温度でガラス表面を伸ばして成形していく過程が必要だからである。
【００３６】
また、放熱防止部材５０を用いる場合と用いない場合とで、上型１０を加熱するためのエネルギー使用量を同一に設定したとする。この場合、放熱防止部材５０によって上型１０の温度低下が抑制されるため、放熱防止部材５０を用いる方が、放熱防止部材５０を用いない方に比べて上型１０の温度は高い値で維持される。
【００３７】
上型１０の温度が高い値で維持されるため、下型２０上に供給された溶融ガラス４１はより高い温度で上型１０に接触することが可能となる。溶融ガラス４１から得られるガラス成形体４５の表面にシワなどの欠陥が発生することが抑制される。ガラス成形体４５としての品質を向上させることが可能となる。
【００３８】
放熱防止部材５０を用いない場合、ガラス成形体４５の表面にシワなどの欠陥が発生することを抑制する観点からは、上型１０を積極的に加熱することが考えられる。上型１０は、たとえば上型１０に内蔵された加熱装置によって加熱される。
【００３９】
しかしながら、上型１０をその内部から積極的に加熱すると、上型１０の温度分布にばらつきが生じたり、上型１０の温度を過度に上昇させたりする虞がある。上型１０の温度分布のばらつきや、上型１０の過度な温度上昇は、溶融ガラス４１から得られるガラス成形体４５の品質を低下させる。また、上型１０をその内部から積極的に加熱する場合、上型１０の全体を加熱する必要があるため、多くのエネルギーおよびコストを必要とする。
【００４０】
本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法および製造装置１００によれば、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていない間において、放熱防止部材５０が効果的に上型１０の放熱（温度低下）を抑制する。上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されることができる。さらに、上型１０を所定の温度に維持するために必要なエネルギー使用量を低減することもできる。上型１０の温度低下が抑制されることによって、上型１０の温度分布のばらつきや、上型１０の過度な温度上昇などが発生する可能性が低減され、ガラス成形体４５としての品質を向上させることも可能となる。
【００４１】
（実施の形態１に基づく実験結果）
図１０を参照して、実施の形態１に基づいて行なった実験結果について説明する。図１０において、実線で示される曲線Ｌ１および点線で示される曲線Ｌ２は、いずれも、溶融ガラス４１を加圧成形しガラス成形体４５を得るサイクルを複数回行なった際の、上型１０の温度と時間との関係を示している。上型１０の温度は、上型１０の成型面１２付近に内蔵した温度センサによって測定した。
【００４２】
具体的に、曲線Ｌ１は、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていない間、上型１０を放熱防止部材５０で覆った場合の上型１０の温度と時間との関係を示している。曲線Ｌ２は、比較例として、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていない間、上型１０を放熱防止部材５０で覆わなかった（放熱防止部材５０を使用しなかった）場合の上型１０の温度と時間との関係を示している。
【００４３】
曲線Ｌ１に示すように、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていない間、上型１０を放熱防止部材５０で覆った場合には、毎回の加圧成形サイクルにおいて、上型１０の温度変化（温度差）は約８℃で推移していることがわかる。
【００４４】
一方、曲線Ｌ２に示すように、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていない間、上型１０を放熱防止部材５０で覆わなかった場合には、毎回の加圧成形サイクルにおいて、上型１０の温度変化（温度差）は約１０℃で推移していることがわかる。
【００４５】
これらの結果から、放熱防止部材５０を用いる方が、放熱防止部材５０を用いない場合に比べて、上型１０の温度低下が抑制されていることがわかる。すなわち、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていない間、上型１０を放熱防止部材５０で覆った場合には、放熱防止部材５０を用いない場合に比べて、毎回の加圧成形サイクルにおける上型１０の温度変化が小さいことがわかる。上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されることができ、上型１０を所定の温度に維持するために必要なエネルギー使用量を低減することができることがわかる。
【００４６】
［実施の形態２］
図１１を参照して、本実施の形態について説明する。ここでは、上述の実施の形態１との相違点について説明する。上述の実施の形態１においては、放熱防止部材５０と上型１０とは相互に独立して設けられている。本実施の形態においては、放熱防止部材５０Ａが可動軸５４Ａによって上型１０に取り付けられる。可動軸５４Ａは、上型１０側を固定端として、放熱防止部材５０Ａを回動可能に支持する。放熱防止部材５０Ａは、垂れ下がるように回動する。
【００４７】
当該構成によっても、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていない間、上型１０は放熱防止部材５０Ａに覆われることができ、上述の実施の形態１と同様の作用および効果を得ることが可能となる。当該構成によれば、上型１０が放熱防止部材５０Ａと一体的に移動する。当該構成は、下型２０が固定され、上型１０が移動する際に有効である。
【００４８】
図１２は、放熱防止部材５０Ａ（図１１参照）の変形例としての放熱防止部材５０Ｂを示す底面図である。図１２に示すように、放熱防止部材５０Ｂは、上型１０に取り付けられた可動軸５４Ｂによって、水平方向に回動可能に支持されてもよい。当該構成によれば、下型２０が固定され、上型１０が放熱防止部材５０Ｂと一体的に移動する場合において、溶融ガラス４１に対する加圧が開始される直前まで、放熱防止部材５０Ｂは上型１０を覆うことができる。放熱防止部材５０Ｂによれば、上型１０の大気中への放熱は一層抑制されることが可能となる。
【００４９】
［実施の形態３］
図１３〜図１５を参照して、本実施の形態について説明する。ここでは、上述の実施の形態１との相違点について説明する。図１３は、本実施の形態における放熱防止部材５０Ｃを示す平面図である。図１４は、図１３中のＸＩＶ−ＸＩＶ線に関する矢視断面図である。図１５は、本実施の形態における放熱防止部材５０Ｃが使用されている一つの態様を示す断面図である。
【００５０】
図１３および図１４を参照して、放熱防止部材５０Ｃは、ベース５１（図１４参照）、固定枠５３、断熱材５５、およびヒータ５７を含む。ベース５１の表面に、断熱材５５およびヒータ５７が順に載置される。ヒータ５７は、ヒータ５７に電力を供給するための所定の配線（図示せず）に接続されている。ヒータ５７は、固定枠５３に設けられた開口部５３Ｈから露出する。
【００５１】
図１５に示すように、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていないとき、上型１０は放熱防止部材５０Ｃに覆われる。放熱防止部材５０Ｃがヒータ５７を含んでいることにより、放熱防止部材５０Ｃは上型１０を成型面１２の表面側から加熱することが可能となる。
【００５２】
放熱防止部材５０Ｃに設けられたヒータ５７は、成型面１２の表面側から上型１０を加熱するため、上型１０をその内部から加熱する場合に比べて、上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値により近くなるよう制御されることができる。さらに、より少ないエネルギー使用量で上型１０の（成形に供される成型面１２付近の）温度を所定の値に加熱することが可能となる。ヒータ５７を含む放熱防止部材５０Ｃも、上述の実施の形態２（図１１参照）およびその変形例（図１２参照）と同様に、上型１０に取り付けられてもよい。
【００５３】
［実施の形態４］
図１６〜図１８を参照して、本実施の形態について説明する。ここでは、上述の実施の形態１との相違点について説明する。上述の実施の形態１においては、下型２０に溶融ガラス４１を供給するために、ノズル３０から溶融ガラス４１が滴下される（図４および図５参照）。
【００５４】
図１６に示すように、本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法および製造装置１０１においては、溶融ガラス４０から垂れ下がるように溶融ガラス４１が液線状に落下する。溶融ガラス４１の落下によって、下型２０上に溶融ガラス４１が供給される。下型２０の上端面２１上には、溶融ガラス４１の広がりを規制するための側壁部材２３が設けられるとよい。溶融ガラス４１は、側壁部材２３に囲まれた成型面２２の表面上に供給される。溶融ガラス４１が下型２０に供給される際、上述の実施の形態１と同様に、上型１０の大気中への放熱は放熱防止部材５０によって抑制されている。
【００５５】
図１７を参照して、所定の量の溶融ガラス４１が下型２０上に供給された後、矢印ＡＲ８に示すように、カッター２４を使用して液線状の溶融ガラス４１が切断される。溶融ガラス４１の下型２０への供給は停止される。溶融ガラス４１は、下型２０との接触によって放熱（脱熱）され、溶融ガラス４１の下方側（下型２０に近い側）から固化し始める。この際も、上型１０の大気中への放熱は放熱防止部材５０によって抑制されている。
【００５６】
図１８を参照して、溶融ガラス４１は所定の硬さを有するガラスゴブ（溶融ガラスの塊）を形成した後、側壁部材２３（図示せず）は退避する。矢印ＡＲ９に示すように、下型２０は上型１０の下方に移動する。この際も、上型１０の大気中への放熱は放熱防止部材５０によって抑制されている。以降、上述の実施の形態１におけるステップＳＴ５（図６参照）〜ステップＳＴ７（図９参照）と同様にして、ガラス成形体４５が製造される。
【００５７】
下型２０に対して液線状に溶融ガラス４１が供給される場合であっても、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていないときは、上型１０の放熱は放熱防止部材５０によって抑制されることができる。上型１０の大気中への放熱が抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されることができる。上型１０の温度低下が抑制されるため、上型１０を所定の温度に維持するために必要なエネルギー使用量が低減されている。
【００５８】
下型２０に対して液線状に溶融ガラス４１を供給する場合、大流量の溶融ガラス４１が下型２０に供給される。比較的おおきなガラス成形体４５を製造する際に、下型２０に対して液線状に溶融ガラス４１を供給するとよい。
【００５９】
上型１０が下型２０とともに溶融ガラス４１を加圧成形している際には、カッター２４上には溶融ガラス溜４２が形成される。溶融ガラス溜４２を利用して、再び下型２０に新たな溶融ガラス４１（溶融ガラス溜４２）が供給されるとよい。ガラス成形体４５の製造サイクルの効率を向上させることが可能となる。
【００６０】
本実施の形態においては、放熱防止部材５０の代わりに、上述の実施の形態２および３における放熱防止部材５０Ａ（図１１参照）、放熱防止部材５０Ｂ（図１２参照）、または放熱防止部材５０Ｃ（図１３および図１４参照）が使用されてもよい。
【００６１】
［実施の形態５］
図１９〜図２３を参照して、本実施の形態について説明する。ここでは、上述の実施の形態１との相違点について説明する。上述の実施の形態１においては、下型２０に溶融ガラス４１を供給するために、ノズル３０から溶融ガラス４１が滴下される（図４および図５参照）。
【００６２】
図１９に示すように、本実施の形態におけるガラス成形体の製造方法および製造装置１０２においては、上述の実施の形態１と同様に、下型２０が、ノズル３０の下端の溶融ガラス４１と対向するように配置される。下型２０の成型面２２には、溶融ガラス４１の広がりを規制するための側壁部２２Ｈが設けられるとよい。この際も、上型１０の大気中への放熱は放熱防止部材５０によって抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されることができる。
【００６３】
図２０を参照して、本実施の形態においては、矢印ＡＲ１０に示すように、下型２０が、ノズル３０の下端から垂れ下がる溶融ガラス４１を受け取るように上昇移動する。溶融ガラス４１は、ノズル３０の下端から途切れることなく連続的に下型２０の成型面２２内に供給される。この際も、上型１０の大気中への放熱は放熱防止部材５０によって抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されることができる。
【００６４】
図２１を参照して、下型２０の成型面２２内に、所定の量の溶融ガラス４１が供給される。この際も、上型１０の大気中への放熱は放熱防止部材５０によって抑制されている。ノズル３０の下端から下型２０に垂れ下がるように溶融ガラス４１が供給されることで、溶融ガラス４１の流量を精度高く調整することが可能となる。また、成型面２２に溶融ガラス４１を滴下する場合に比べて、成型面２２内の溶融ガラス４１の供給位置に偏り（ばらつき）が生じにくい。
【００６５】
図２２を参照して、矢印ＡＲ１１に示すように、所定の量の溶融ガラス４１が供給された下型２０は下降移動する。溶融ガラス４１の下型２０への供給が停止される。溶融ガラス４１は、下型２０との接触（溶融ガラス４０からの離脱）によって放熱（脱熱）され、溶融ガラス４１の下方側（下型２０に近い側）から固化し始める。この際も、上型１０の大気中への放熱は放熱防止部材５０によって抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されることができる。
【００６６】
図２３を参照して、溶融ガラス４１は所定の硬さを有するガラスゴブ（溶融ガラスの塊）を形成する。その後、矢印ＡＲ１２に示すように、下型２０は上型１０の下方に移動する。この際も、上型１０の大気中への放熱は放熱防止部材５０によって抑制されている。以降、上述の実施の形態１におけるステップＳＴ５（図６参照）〜ステップＳＴ７（図９参照）と同様にして、ガラス成形体４５が製造される。
【００６７】
ノズル３０の下端から下型２０に垂れ下がるように溶融ガラス４１が供給される場合であっても、上型１０が溶融ガラス４１の加圧成形に供されていないときは、上型１０の放熱は放熱防止部材５０によって抑制された状態で、上型１０の成型面上の温度（表面温度）は、加熱装置によって所定の値になるよう制御されることができる。上型１０の温度低下が抑制されるため、上型１０を所定の温度に維持するために必要なエネルギー使用量が低減されている。
【００６８】
上述のとおり、ノズル３０の下端から下型２０に垂れ下がるように溶融ガラス４１が供給されることで、溶融ガラス４１の流量を精度高く調整することが可能となる。比較的小さなガラス成形体４５を製造する際に、ノズル３０の下端から下型２０に垂れ下がるように溶融ガラス４１が供給されるとよい。
【００６９】
本実施の形態においても、放熱防止部材５０の代わりに、上述の実施の形態２および３における放熱防止部材５０Ａ（図１１参照）、放熱防止部材５０Ｂ（図１２参照）、または放熱防止部材５０Ｃ（図１３および図１４参照）が使用されてもよい。
【００７０】
以上、本発明に基づいた各実施の形態について説明したが、今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７１】
１０ 上型、１１ 下端面、１２，２２ 成型面、２０ 下型、２１ 上端面、２２Ｈ 側壁部、２３ 側壁部材、２４ カッター、３０ ノズル、４０，４１ 溶融ガラス、４２ 溶融ガラス溜、４５ ガラス成形体、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ 放熱防止部材、５１ ベース、５２ 駆動源、５３ 固定枠、５３Ｈ 開口部、５４，５４Ａ，５４Ｂ 可動軸、５５ 断熱材、５７ ヒータ、５８ 搬送装置、１００，１０１，１０２ ガラス成形体の製造装置、ＡＲ１〜ＡＲ１２ 矢印、Ｌ１，Ｌ２ 曲線、ＳＴ１〜ＳＴ７ ステップ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融ガラスからガラス成形体を得るガラス成形体の製造方法であって、
下型と、成型面を有し、放熱防止部材によって前記成型面が覆われることが可能な上型とを準備する工程と、
前記下型上に前記溶融ガラスを供給する工程と、
前記上型および前記下型が前記溶融ガラスを加圧成形することによって、前記ガラス成形体を得る工程と、
前記上型から前記ガラス成形体を離型した後、前記上型が再び前記溶融ガラスの加圧成形に供されるまでの間、前記ガラス成形体の離型によって露出した前記上型の前記成型面を前記放熱防止部材で覆う工程と、を備える、
ガラス成形体の製造方法。
【請求項２】
前記放熱防止部材は、ヒータを含み、
前記放熱防止部材が前記上型の前記成型面を覆った状態で、前記ヒータが前記上型を加熱する工程をさらに備える、
請求項１に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項３】
溶融ガラスからガラス成形体を得るガラス成形体の製造装置あって、
前記溶融ガラスが供給される下型と、
成型面を有し、放熱防止部材によって前記成型面が覆われる上型と、を備え、
前記上型および前記下型が前記溶融ガラスを加圧成形することによって、前記ガラス成形体が得られ、
前記放熱防止部材は、前記ガラス成形体が前記上型から離型された後、前記上型が再び前記溶融ガラスの加圧成形に供されるまでの間、前記ガラス成形体の離型によって露出した前記上型の前記成型面を覆う、
ガラス成形体の製造装置。
【請求項４】
前記放熱防止部材は、前記上型の前記成型面を覆った状態で前記上型を加熱するヒータを含む、
請求項３に記載のガラス成形体の製造装置。
【請求項１】
溶融ガラスからガラス成形体を得るガラス成形体の製造方法であって、
下型と、成型面を有し、放熱防止部材によって前記成型面が覆われることが可能な上型とを準備する工程と、
前記下型上に前記溶融ガラスを供給する工程と、
前記上型および前記下型が前記溶融ガラスを加圧成形することによって、前記ガラス成形体を得る工程と、
前記上型から前記ガラス成形体を離型した後、前記上型が再び前記溶融ガラスの加圧成形に供されるまでの間、前記ガラス成形体の離型によって露出した前記上型の前記成型面を前記放熱防止部材で覆う工程と、を備える、
ガラス成形体の製造方法。
【請求項２】
前記放熱防止部材は、ヒータを含み、
前記放熱防止部材が前記上型の前記成型面を覆った状態で、前記ヒータが前記上型を加熱する工程をさらに備える、
請求項１に記載のガラス成形体の製造方法。
【請求項３】
溶融ガラスからガラス成形体を得るガラス成形体の製造装置あって、
前記溶融ガラスが供給される下型と、
成型面を有し、放熱防止部材によって前記成型面が覆われる上型と、を備え、
前記上型および前記下型が前記溶融ガラスを加圧成形することによって、前記ガラス成形体が得られ、
前記放熱防止部材は、前記ガラス成形体が前記上型から離型された後、前記上型が再び前記溶融ガラスの加圧成形に供されるまでの間、前記ガラス成形体の離型によって露出した前記上型の前記成型面を覆う、
ガラス成形体の製造装置。
【請求項４】
前記放熱防止部材は、前記上型の前記成型面を覆った状態で前記上型を加熱するヒータを含む、
請求項３に記載のガラス成形体の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１２−１１６７１１（Ｐ２０１２−１１６７１１Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６８２７４（Ｐ２０１０−２６８２７４）
【出願日】平成２２年１２月１日（２０１０．１２．１）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１日（２０１０．１２．１）
【出願人】（３０３０００４０８）コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 (3,255)
[ Back to top ]