(57)【要約】 【課題】  ガラス成形生産性を向上させる金型清浄化装置、金型清浄化システム、及び金型清浄化方法を提供する。【解決手段】  溶融ガラスからガラス成形品を製造するガラス成形装置に付加可能な金型清浄化装置であって、金型を保持移動させる金型回転テーブルと、金型を金型回転テーブルに投入する金型投入手段と、金型を冷却する金型冷却手段と、金型を研磨する金型研磨手段と、金型を加熱する金型加熱手段と、金型を金型回転テーブルから取り出す金型排出手段と、を備える金型清浄化装置を提供する。【選択図】    図１
2006206370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス成形品を製造するガラス成形装置に付加可能な金型清浄化装置であって、該ガラス成形装置を停止させることなく、ガラス成形に用いられる金型を清浄化することを特徴とする該金型清浄化装置。
【請求項２】
ガラス成形品を製造するガラス成形装置に付加可能な金型清浄化装置であって、
該ガラス成形装置に用いられる金型を所定の位置に保持して、該金型清浄化装置内で移動させる金型移送手段と、
該金型移送手段の移送方向に従ってその周りに備えられる、前記金型を前記金型移送手段の前記所定の位置に保持されるように投入する金型投入手段と、
前記金型移送手段により移送される金型を、前記金型移送手段の前記所定の位置から取り出す金型排出手段と、
を備える金型清浄化装置。
【請求項３】
前記ガラス成形装置に使用される金型を機械的に清浄化する機械的清浄化手段を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の金型清浄化装置。
【請求項４】
前記金型投入手段によって投入され、前記金型移送手段により移送される金型を所定温度まで冷却する金型冷却手段を有する請求項２記載の金型清浄化装置。
【請求項５】
前記ガラス成形装置に使用される金型を機械的に清浄化する機械的清浄化手段を含み、
前記機械的清浄化手段によってその被清浄化面が清浄化され、
前記金型移送手段によりその回転方向に更に移動される金型を所定温度まで加熱する金型加熱手段を含む請求項２又は４記載の金型清浄化装置。
【請求項６】
前記金型移送手段が金型回転テーブルである請求項２、４、又は５いずれか記載の金型清浄化装置。
【請求項７】
前記金型回転テーブルは、前記金型を保持するための凹部を備える、請求項６記載の金型清浄化装置。
【請求項８】
前記金型回転テーブルは、前記金型投入手段、前記金型冷却手段、前記機械的清浄化手段、前記金型加熱手段、及び前記金型排出手段のそれぞれが連続的若しくは断続的に機能するよう制御され同期して回転する、請求項６又は７記載の金型清浄化装置。
【請求項９】
前記機械的清浄化手段が前記金型移送手段により移送される金型の被清浄化面を研磨する金型研磨手段である請求項５から８記載の金型清浄化装置。
【請求項１０】
前記金型研磨手段は、金型研磨装置及び金型回転装置を備え、該金型研磨装置は先端に研磨部材を備えて回転可能なシャフトを備え、該金型回転装置は前記金型を回転させる回転部材を備える、請求項９記載の金型清浄化装置。
【請求項１１】
前記金型回転装置は、前記金型回転テーブルの下方に備えられ前記金型を下側から保持し、前記金型を回転させつつ前記金型研磨装置に近接させるように持ち上げる、請求項１０記載の金型清浄化装置。
【請求項１２】
ガラス成形品を製造するシステムであるガラス成形システムであって、
金型を用いてガラス成形品を製造するガラス成形装置と、
該ガラス成形装置と連動して前記金型を清浄化する連動金型清浄化装置と、
前記金型を前記ガラス成形装置から排出し前記連動金型清浄化装置に供給し、前記金型を前記連動金型清浄化装置から排出し前記ガラス成形装置に供給する金型排出供給装置と、を備えるガラス成形システムにおいて、
前記連動金型清浄化装置は、請求項１から１１いずれか記載の金型清浄化装置を含む、ガラス成形システム。
【請求項１３】
前記ガラス成形装置は、成形用金型回転テーブルを備え、
前記金型排出供給装置は、前記金型を把持する把持装置と、該把持装置により把持した前記金型を各装置から脱着させる脱着装置と、該脱着装置で離脱させた前記金型を移動させる移動装置を備え、
前記ガラス成形装置、前記金型排出供給装置、及び前記連動金型清浄化装置は、それぞれ同期して機能する、請求項１２記載のガラス成形システム。
【請求項１４】
前記成形用金型回転テーブル、及び前記連動金型清浄化装置の金型回転テーブルは、互いに実質的に平行に配置され、
前記金型排出供給装置は、前記移動装置により前記金型を、前記成形用金型回転テーブル、及び前記連動金型清浄化装置の金型回転テーブル間で移動させる、請求項１３記載のガラス成形システム。
【請求項１５】
ガラス成形品を製造するガラス成形装置の金型を該ガラス成形装置に併設される金型清浄化装置によって清浄化する方法であって、該金型清浄化装置は前記金型を該装置内で移動させるための金型回転テーブルを備えるが、
前記金型を前記金型回転テーブルの所定の位置に投入する工程と、
前記金型回転テーブルを所定角度だけ回転させて前記金型を金型清浄化位置に移動させる工程と、
前記金型を機械的清浄化手段により清浄化する工程と、
前記金型回転テーブルを所定角度だけ回転させて前記金型を金型加熱位置に移動させる工程と、
前記金型を前記金型回転テーブルから排出する工程と、を備え、
前記各工程が同期して行われるように、金型をそれぞれの位置に配置できるように前記金型回転テーブルが前記所定の位置を備える、金型清浄化方法。
【請求項１６】
ガラス成形品を製造するガラス成形装置の金型を該ガラス成形装置に併設される金型清浄化装置によって清浄化する方法であって、該金型清浄化装置は前記金型を該装置内で移動させるための金型回転テーブルを備えるが、
前記金型を前記金型回転テーブルの所定の位置に投入する工程と、
前記金型が投入された前記金型回転テーブルを所定角度だけ回転させて金型冷却位置に移動させる工程と、
前記金型を金型冷却手段により冷却する工程と、
前記金型回転テーブルを所定角度だけ回転させて前記金型を金型清浄化位置に移動させる工程と、
前記金型を機械的清浄化手段により清浄化する工程と、
前記金型回転テーブルを所定角度だけ回転させて前記金型を金型加熱位置に移動させる工程と、
前記金型を金型加熱手段により加熱する工程と、
前記金型回転テーブルを所定角度だけ回転させて前記金型を金型加熱位置に移動させる工程と、
前記金型を前記金型回転テーブルから排出する工程と、を備え、
前記各工程が同期して行われるように、少なくとも５個の金型をそれぞれの位置に配置できるように前記金型回転テーブルが前記所定の位置を備える、金型清浄化方法。
【請求項１７】
前記機械的清浄化手段が、非清浄化金型表面を研磨することにより清浄化することを特徴とする請求項１５又は１６記載の金型清浄化方法。
【請求項１８】
金型を用いて光学素子を成形する方法であって、該金型が請求項１５から１７いずれか記載の金型清浄化方法により清浄化される、光学素子の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学機器や光通信機器に使用されるレンズやプリズム等の光学ガラス素子の成形に用いるガラス素材やレンズ等の製造方法および製造装置に関し、特に成形に用いられる金型の清浄化方法及び清浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光学レンズなどのガラス素子は、研削、研磨工程を省略するために、ガラス素材を加熱軟化させ、高精度な成形面をもつ金型でプレス成形し、直接、レンズ等の光学素子を得ることができる精密プレス成形により製造される。従って、研磨工程を簡略化又は省略することが可能となるため、低コスト化が進んでいる。当然のことながら、原料となるガラス素材に対しても低コスト化が求められる。即ち、ガラス素材生産における生産性の向上が重要となる。
【０００３】
精密プレス成形のためのガラス素材を得る方法として、溶融ガラスを金型で直接受ける方法（例えば、特許文献１参照）、金型に細孔を設け、この細孔より気体を吹き出して溶融ガラスと金型との間に気体の層を形成させて良好な表面を得る方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
一般に、ガラス素材としてのガラスプリフォーム作成やレンズ等の光学素子を得る精密プレス成形等においては、ステンレス鋼、超硬、セラミックスなどの金型基材の上にカーボン、金属窒化物、金属炭化物、貴金属などの保護膜を設置するなどして、様々な金型の延命策が取られている。
【０００５】
これら金型基材は、高温で活性なガラスと、あるいはさらに高温の溶融ガラスと直接的若しくは間接的に接触することになるため、かなり過酷な状況に晒される。また、仮に接触がないとしても、高温で活性なガラス或いはさらに高温の溶融ガラスの極めて近傍に位置するため、やはり過酷な状況に晒されることになる。このとき、雰囲気中の酸素や溶融ガラス中の溶存酸素、あるいは溶融ガラス含有酸化物との反応が起こりやすく、金型の表面が酸化され易くなり、金型の表面が劣化し易くなるのである。また、ガラス成分由来の付着物が蓄積して、製品の表面品質に悪影響を及ぼしたり、ガラス成形のための精密プレス成形等における金型の劣化が促進されるおそれもある。これにより、金型を短期間で交換しなければならない場合も生じるが、この交換はガラス成形におけるコストを一般に増大させる。従って、金型に関わるコストの削減は、ガラス成形におけるコスト削減のために重要である。そのため、金型の寿命を延命させるために種々の方法で金型表面の浄化および再生が提案されている。
【０００６】
ガラス起源の不純物を除去する方法として、金型表面に電流を印加してガラス起源の不純物を金型内部や金型以外の部材に強制拡散させて、金型表面の劣化を防止する方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。また、屈伏点以下の温度での成形により生じた金型表面の酸化物層を研磨によって除去する方法も知られている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平２−３４５２５号公報
【特許文献２】特開平２−１４８３９号公報
【特許文献３】特開平７−６９６５２号公報
【特許文献４】特開２０００−４４２５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献３に開示されている金型の浄化方法は電流を印加することなどから特殊な装置が必要である。また、装置の安全性は必ずしも高いとは言えず、除去対象もガラス起源の不純物に限定される。
【０００８】
上記特許文献４に開示されている金型の再生方法は、その構成上、成形装置を一旦停止させて金型を研磨するものであり、成形の生産性向上が難しいと考えられる。また、研磨方法又は装置自体が必ずしも明確に記されていない。更に、この金型の再生方法は、屈伏点以下の温度でのガラス成形に有効であるとされるところ、溶融ガラスからの成形や変形量を多く必要とする成形には適用できないおそれがある。また、研磨時には成形装置を停止させることを前提としているため、連続成形が困難であると考えられる。更に、金型に保護膜を形成させないことを前提とするので、適用範囲が狭いおそれがある。
【０００９】
本発明は、上述のような従来技術を考慮して成されたものであり、ガラス素材生産や精密プレス成形における生産性の向上が可能となる金型の清浄化方法及び清浄化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】
【００１０】
上述の目的のために本発明において、ガラス成形品を製造するガラス成形装置に付加可能な金型清浄化装置であって、該ガラス成形装置を停止させることなく、ガラス成形に用いられる金型を清浄化することを特徴とする該金型清浄化装置を提供する。
【００１１】
ここで、ガラス成形品の製造において、ガラス成形は、溶融ガラスからガラスを成形すること、及び固形ガラスプリフォーム等からプレス成形することを含む。即ち、本願の発明は、溶融ガラスからガラスプリフォームを製造する場合、溶融ガラスからガラス製光学素子をダイレクトプレス成形により製造する場合、及びガラスプリフォームからガラス製光学素子を再加熱により精密プレス成形する場合等のいずれにも適用できるのである。
【００１２】
より具体的には以下のものを提供する。
【００１３】
（１）  ガラス成形品を製造するガラス成形装置に付加可能な金型清浄化装置であって、該ガラス成形装置を停止させることなく、ガラス成形に用いられる金型を清浄化することを特徴とする該金型清浄化装置。
【００１４】
（２）  ガラス成形品を製造するガラス成形装置に付加可能な金型清浄化装置であって、  該ガラス成形装置に用いられる金型を所定の位置に保持して、該金型清浄化装置内で移動させる金型移送手段と、  該金型移送手段の移送方向に従ってその周りに備えられる、前記金型を前記金型移送手段の前記所定の位置に保持されるように投入する金型投入手段と、  前記金型移送手段により移送される金型を、前記金型移送手段の前記所定の位置から取り出す金型排出手段と、  を備える金型清浄化装置。
【００１５】
（３）  前記ガラス成形装置に使用される金型を機械的に清浄化する機械的清浄化手段を含むことを特徴とする上記（１）又は（２）記載の金型清浄化装置。
【００１６】
ここで、機械的清浄化手段とは金型表面を研削、研磨、切削等の機械的な手段を用いて清浄化する手段を意味することができる。清浄化過程の便宜により好ましくは研磨により清浄化する。
【００１７】
（４）  前記金型投入手段によって投入され、前記金型移送手段により移送される金型を所定温度まで冷却する金型冷却手段を有する上記（１）又は（２）記載の金型清浄化装置。
【００１８】
（５）  前記ガラス成形装置に使用される金型を機械的に清浄化する機械的清浄化手段を含み、  前記機械的清浄化手段によってその被清浄化面が清浄化され、  前記金型移送手段によりその回転方向に更に移動される金型を所定温度まで加熱する金型加熱手段を含む、上記（１）から（４）いずれか記載の金型清浄化装置。
【００１９】
（６）  前記金型移送手段が金型回転テーブルである上記（１）から（５）いずれか記載の金型清浄化装置。
【００２０】
（７）  前記金型回転テーブルは、前記金型を保持するための凹部を備える、上記（１）から（６）いずれか記載の金型清浄化装置。
【００２１】
（８）  前記金型回転テーブルは、前記金型投入手段、前記金型冷却手段、前記機械的清浄化手段、前記金型加熱手段、及び前記金型排出手段のそれぞれが連続的若しくは断続的に機能するよう制御され同期して回転する、上記（１）から（７）いずれか記載の金型清浄化装置。
【００２２】
（９）  前記機械的清浄化手段が前記金型移送手段により移送される金型の被清浄化面を研磨する金型研磨手段である、上記（１）から（８）いずれか記載の金型清浄化装置。
【００２３】
（１０）  前記金型研磨手段は、金型研磨装置及び金型回転装置を備え、該金型研磨装置は先端に研磨部材を備えて回転可能なシャフトを備え、該金型回転装置は前記金型を回転させる回転部材を備える、上記（１）から（９）いずれか記載の金型清浄化装置。
【００２４】
（１１）  前記金型回転装置は、前記金型回転テーブルの下方に備えられ前記金型を下側から保持し、前記金型を回転させつつ前記金型研磨装置に近接させるように持ち上げる、上記（１）から（１０）いずれか記載の金型清浄化装置。
【００２５】
（１２）  ガラス成形品を製造するシステムであるガラス成形システムであって、
金型を用いてガラス成形品を製造するガラス成形装置と、  該ガラス成形装置と連動して前記金型を清浄化する連動金型清浄化装置と、  前記金型を前記ガラス成形装置から排出し前記連動金型清浄化装置に供給し、前記金型を前記連動金型清浄化装置から排出し前記ガラス成形装置に供給する金型排出供給装置と、を備えるガラス成形システムにおいて、  前記連動金型清浄化装置は、上記（１）から（１１）いずれか記載の金型清浄化装置を含む、ガラス成形システム。
【００２６】
（１３）  前記ガラス成形装置は、成形用金型回転テーブルを備え、  前記金型排出供給装置は、前記金型を把持する把持装置と、該把持装置により把持した前記金型を各装置から脱着させる脱着装置と、該脱着装置で離脱させた前記金型を移動させる移動装置を備え、  前記ガラス成形装置、前記金型排出供給装置、及び前記連動金型清浄化装置は、それぞれ同期して機能する、上記（１２）記載のガラス成形システム。
【００２７】
（１４）  前記成形用金型回転テーブル、及び前記連動金型清浄化装置の金型回転テーブルは、互いに実質的に平行に配置され、  前記金型排出供給装置は、前記移動装置により前記金型を、前記成形用金型回転テーブル、及び前記連動金型清浄化装置の金型回転テーブル間で移動させる、上記（１３）記載のガラス成形システム。
【００２８】
（１５）  ガラス成形品を製造するガラス成形装置の金型を該ガラス成形装置に併設される金型清浄化装置によって清浄化する方法であって、該金型清浄化装置は前記金型を該装置内で移動させるための金型回転テーブルを備えるが、  前記金型を前記金型回転テーブルの所定の位置に投入する工程と、  前記金型回転テーブルを所定角度だけ回転させて前記金型を金型清浄化位置に移動させる工程と、  前記金型を機械的清浄化手段により清浄化する工程と、  前記金型回転テーブルを所定角度だけ回転させて前記金型を金型加熱位置に移動させる工程と、  前記金型を前記金型回転テーブルから排出する工程と、を備え、前記各工程が同期して行われるように、金型をそれぞれの位置に配置できるように前記金型回転テーブルが前記所定の位置を備える、金型清浄化方法。
【００２９】
（１６）  ガラス成形品を製造するガラス成形装置の金型を該ガラス成形装置に併設される金型清浄化装置によって清浄化する方法であって、該金型清浄化装置は前記金型を該装置内で移動させるための金型回転テーブルを備えるが、  前記金型を前記金型回転テーブルの所定の位置に投入する工程と、  前記金型が投入された前記金型回転テーブルを所定角度だけ回転させて金型冷却位置に移動させる工程と、  前記金型を金型冷却手段により冷却する工程と、  前記金型回転テーブルを所定角度だけ回転させて前記金型を金型清浄化位置に移動させる工程と、  前記金型を機械的清浄化手段により清浄化する工程と、  前記金型回転テーブルを所定角度だけ回転させて前記金型を金型加熱位置に移動させる工程と、  前記金型を金型加熱手段により加熱する工程と、  前記金型回転テーブルを所定角度だけ回転させて前記金型を金型加熱位置に移動させる工程と、  前記金型を前記金型回転テーブルから排出する工程と、を備え、  前記各工程が同期して行われるように、少なくとも５個の金型をそれぞれの位置に配置できるように前記金型回転テーブルが前記所定の位置を備える、金型清浄化方法。
【００３０】
（１７）  前記機械的清浄化手段が、非清浄化金型表面を研磨することにより正常化することを特徴とする上記（１５）又は（１６）記載の金型清浄化方法。
【００３１】
（１８）  金型を用いて光学素子を成形する方法であって、該金型が上記（１５）から（１７）いずれか記載の金型清浄化方法により清浄化される、光学素子の成形方法。
【００３２】
上述のような発明によれば、成形のために高温となっている金型を冷却することができ、比較的低い温度で金型を研磨することができる。従って、屈伏点よりも高温下でのガラスの成形に用いられたとしても、ガラス成分付着物の除去、酸化による表面劣化の修整、および酸化物層の除去による金型表面の再生を行うことができる。更に、金型の再生がガラス成形装置から離れたところで行われるため、金型を加熱してガラス成形装置へ戻すことにより、金型表面の再生後の金型を用いて直ちにガラスの成形が可能となる。従って、ある意味で、ガラス成形の連続製造が可能となる。このような再生により、金型の長時間使用が可能となる。そして、ガラス成形の生産性を向上し、生産コスト低減を図る金型の清浄化装置の提供ができる。
【００３３】
上述のような金型清浄化装置は、具体的には、溶融ガラスからガラスゴブを製造する装置に付加可能な金型清浄化装置としてよい。当該金型清浄化装置は、金型投入手段、金型冷却手段、金型研磨手段、金型加熱手段及び金型排出手段並びに前記各手段間において金型を移動させるための金型回転テーブルを含んでよい。
【００３４】
本明細書中、「金型の劣化を清浄化する」とは金型表面の酸化物を除去することを含んでよいが、それに限られるものではない。即ち、ガラスの種類や金型の材質の組み合わせによって、金型の劣化の仕方は異なるからである。例えば、揮発成分を多く含むガラスの成形の場合、表面の酸化による酸化物形成による劣化よりも、ガラス成分の堆積によるクモリなどの劣化が生じ易い。この場合には、金型の表面酸化物層を除去するのではなく、堆積したガラス成分を除去すればよいことが多い。金型表面のガラス成分は、一般に該金型表面に単に堆積しただけであるので、柔軟な材質、例えば布、不織布、軟質ゴムや樹脂とアルミナやダイヤモンドなどの微細な砥粒とを組み合わせた研磨部材を用いることにより、このガラス成分を容易に研磨除去できる。
【００３５】
一方、金型の表面に酸化物層が形成されることにより、ガラスの離型性が向上する場合もある。このとき、金型清浄化装置や方法により表面酸化物層を完全に除去してしまうと、離型性の低下による品質低下や生産性の低下が生じるおそれがある。したがって、表面酸化物層は完全に除去することがよいとは限らない。このような場合は、金型表面の面粗さを修整することがより効果的であると考えられる。即ち、適切な研磨部材を用いて、適切な条件にて研磨を行なうことにより、面粗さを修整することが、好ましい。
【００３６】
一方、金型表面に形成される酸化物により機能が低下する場合には、表面酸化物層を除去することが好ましい。金型表面に硬質の保護膜が形成されている場合は、表面酸化物層の除去は比較的容易である。酸化により劣化した表面においては、金型表面と酸化物との間の結合力が低下すると考えられるので、酸化物層を除去可能なだけの研磨力で研磨を行なえばよいと予想される。このとき、緻密で硬い保護膜の新鮮な表面にはキズ等の欠陥を生じさせずに金型の再生が可能となる。
【００３７】
また、金型表面の保護膜の酸化物層を除去することにより、保護膜の厚みが薄くなることがある。保護膜表面の酸化物層は、保護膜内部への酸化の進行をある程度抑制すると考えられる、酸化物層を毎回完全には除去しないことが望ましいこともあり得る。特に、ガラス素材を成形する場合のように０．１μｍ程度の粗さが許容される場合、研磨による保護膜の減耗を極力低減させて長時間成形を可能とするためには、酸化による酸化物層形成が軽度である場合には酸化物層を完全に除去せずに面粗さの修整だけにとどめることも有効である。一方、短時間での面粗さの修整が困難となった場合、例えば成形により０．１μｍを超える面粗さとなってしまった場合や局所的な面荒れを生じたような場合には、酸化物層を除去して、新鮮な保護膜表面を再生させることがより好ましいと考えられる。
【００３８】
上述のように、本発明において汚染された金型を清浄化するには様々のケースが想定され、そういった種々なケースにおいて、研磨手段である研磨機構において用いられる研磨部材の材質としては、布、不織布、ゴム、樹脂、およびそれらの複合体などを使用することができる。研磨部材の形状は円柱形、球形、半球形、金型成形面と同一形状等が使用できるが、研磨部材の傾斜角を変更することにより様々な曲率に対応できるため、円柱形が特に好ましい。
【００３９】
研磨部材により金型を研磨する方法は研磨部材を回転させ同時に金型を回転させる方法がより好ましいが、金型を固定したまま研磨部材を回転させてもよい。また、逆に研磨部材のみを移動及び回転させてもよい。研磨粉（若しくは研磨粒）としては、例えばダイヤモンド、アルミナ、ＳｉＣ等が使用できる。本明細書中では研磨方法としては主として公知の乾式研磨を想定しているが、それに限らず、湿式研磨を用いることを含むことができる。
【００４０】
本発明において、金型を研磨により清浄化するために、該金型を研磨可能な温度まで冷却することが好ましい。ここで金型を冷却する手段は特に限定されるものではないが、例えば空冷、又は水冷、油冷を含む各種冷却媒体を用いた冷却方法、電気式冷却方法、その他の方法により行なうことができる。
【００４１】
本発明において、研磨済の金型を再び成形機に戻す際には成形可能な温度まで加熱することが好ましい。ここで金型を加熱する手段は特に限定されるものではないが、例えば抵抗加熱、高周波加熱、赤外線加熱、或いはガスや石油等の燃焼加熱による方法により行なうことができる
【００４２】
本明細書における清浄化は、主として上述のように劣化した金型を研磨部材を用いて研磨することを含んでよい。研磨による加工屑が発生する場合には、空気を吹付ける手段（例えば、送風装置等）や吸い取り手段（例えば、吸引装置等）、あるいは拭取り手段（例えば、ウェス、ブラシ等）等を設置して、加工屑を除去することができる。
【００４３】
ガラスゴブ成形機から金型を取り出し、かつ清浄化された金型を補充するタイミングは、公知の方法にて設定することができる。例えば、成形するガラス及び金型の保護膜等の材質より経験上導き出された好適なショット数ごとに、又は好適な運転時間ごとに、あるいは公知の検出器により成形機上の金型の劣化度合いを検出し判定しその結果として適宜交換してもよい。
【００４４】
本発明の清浄化装置及び方法は、主として溶融ガラスからガラスゴブを成形する装置及び方法に付加されてよいが、それらに限らない。すなわち溶融ガラスから直接光学組成を成形する場合、或いは成形ガラスゴブを直ちに精密プレス成形するダイレクトプレス装置及び方法においても当然に利用できる。即ち、本発明の金型清浄化装置を付加し、連動して動作するガラス成形装置は溶融ガラスからガラスプリフォームを製造する場合、溶融ガラスからガラス製光学素子をダイレクトプレス成形により製造する場合及びガラスプリフォームからガラス製光学素子を再加熱により精密プレス成形する場合等のいずれにも使用できることを想定している。
【００４５】
以上述べてきた、金型投入手段、金型冷却手段、金型研磨手段、金型加熱手段、金型排出手段は、それぞれ、金型投入装置、金型冷却装置、金型研磨装置、金型加熱装置、金型排出装置を含んでよい。また、以下の説明において、装置は機構を含む概念であり、装置を機構と読み替えることも可能である。
【００４６】
上述のように、本発明の金型清浄化装置は主としてガラス成形品を製造する際の成形型のうち下型を清浄化するのに用いられるが、上型または胴型を清浄化することに適用できることは言うまでもなく、このような応用を排除するものではない。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、金型を冷却し、金型を研磨し、金型を加熱してガラス成形装置へ排出可能なので、屈伏点よりも高温下でのガラスの成形においても、ガラス成分付着物の除去、酸化による表面劣化の修整、および酸化物層の除去による金型表面の再生を行うことができる。また、金型表面の再生などを行ないながらガラスの成形を中断せずに長時間の連続成形を可能とすることもできる。その結果、金型の長時間使用を可能としつつ、ガラス成形の生産性を向上し、生産コスト低減を図る金型の清浄化装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明の実施態様の例を図面を参照しつつ説明する。
【００４９】
〔金型清浄化装置の構成〕
図１から６は、本発明の実施態様の１つの例を模式的に示す図である。図１は、一般的には、平面図に相当するものである。本発明の実施態様の１つの例である金型清浄化装置１０は、中ほどに金型回転テーブル７を備える。この金型回転テーブル７の周りに沿って、本実施例における金型回転テーブル７の回転方向である時計回りに、順に、金型投入装置１、金型冷却装置２、金型研磨装置３、金型加熱装置４、金型排出装置５が配置されている。
【００５０】
金型回転テーブル７は、円板形状をしており、その上面には周方向に沿ってほぼ等間隔に設けられた５つの金型保持位置に備えられた凹部に、それぞれ金型位置保持部品７ａが設けられている。この金型回転テーブル７は、（図示しない）回転駆動装置により、時計回りに回転することができる。
【００５１】
金型投入装置１は、金型６を把握する金型投入用把握爪１ａ、及び金型投入用把握爪１ａにより把持された金型を移動させる金型移動アーム１ｂを備える。この金型移動アーム１ｂは、該金型をガラス成形装置の成形用金型回転テーブル２０から金型清浄化装置１０へと移動させるように、（図示しない）移動駆動装置により駆動される。
【００５２】
この金型投入装置１により金型は移動させられ、図中右下の金型保持位置に投入され、金型６は金型回転テーブル７の矢印の時計回りの回転により金型冷却位置に移動させられる。金型冷却装置２は、金型６に接触させる金型冷却板を内部に保持する金型冷却部材２ａと、該金型冷却部材２ａを一方の端で支持する金型冷却用アーム２ｂと、該金型冷却用アーム２ｂの他方の端を支持する固定板となる水冷板２ｃとから構成される（図６参照）。この固定板２ｃは、該金型冷却用アーム２ｂの他方の端を上下に移動可能に固定するため、金型冷却部材２ａは、必要に応じて、金型６と係合して金型６を冷却することができる。
【００５３】
金型研磨装置３は、研磨部材３ａと、研磨部材３ａを保持するシャフト３ａ’と、シャフト３ａ’を介して研磨部材３ａを回転させるモーター３ｂと、モーター３ｂが回動可能に取り付けられる垂直可動可能なスライダー３ｃとから構成される。金型研磨補助装置となり得る金型回転装置は、金型６を下方から保持する金型保持回転部材８と、金型保持回転部材８の金型６への接触面に設けられた緩衝部材９と、金型保持回転部材８を駆動する回転ベルトとから構成される（図３参照）。この回転ベルトは、（図示しない）回転駆動装置により駆動される。金型研磨手段は、この金型研磨装置３のみを含むこともできるが、同時にこの金型回転装置を含んでもよい。
【００５４】
金型加熱装置４は、金型６に接触させる金型加熱板を備える金型加熱部材４ａと、該金型加熱部材４ａを一方の端で支持する金型加熱用アーム４ｂと、該金型加熱用アーム４ｂの他方の端部で該金型加熱用アーム４ｂが上下移動可能に取り付けられた固定板となる加熱板４ｃから構成される（図６参照）。
【００５５】
金型排出装置５は、金型６を把握する金型排出用把握爪５ａと、金型排出用把握爪５ａにより把持された金型６を金型清浄化装置１０からガラス成形装置２０へと移動させることができるように支持する金型排出用アーム５ｂとから構成される（図６参照）。この金型排出用アーム５ｂは、（図示しない）駆動装置により、金型を移動させるように駆動される。
【００５６】
［金型清浄化装置の作用］
本実施例である金型清浄化装置１０は、図１から６に示されるように、成形面６ａの清浄化や再生が必要な金型６を、図２に示すように、金型投入装置１の金型投入用把握爪１ａで把握し、ガラス成形装置２０から金型回転テーブル７の所定の金型保持位置に設けられた金型位置保持部品７ａへ移動させる。この金型位置保持部品７ａは、スリーブ形状をしているが、先端部は内側に向ってテーパー状の形状７ｂをしており、金型６の投入を補助する機能を持っている（図３（ｂ）参照）。この投入時には、回転テーブル７の回転は止めておくことが投入を容易にする観点から好ましい。このように、回転テーブル７に設けられた金型を設置するに好適な位置に金型６は設置される。
【００５７】
このとき金型は高温のままであるので、回転テーブル７を回転させることにより冷却装置２が作用できる位置まで金型６を移動させる。そして、金型冷却装置２によって、金型６が研磨可能な温度まで冷却される。ここで、この金型冷却装置２は水冷式を採用するが、特に限定されるものではく、例えば空冷、又は油冷を含む種々の冷却媒体を用いた冷却方法、或いは電気式冷却方法を採用することができる。
【００５８】
冷却された金型６は、金型回転テーブル７をさらに回転させて金型研磨装置３を作用させることができる所定の研磨位置まで移動させる。そして、金型研磨装置３により、成形面６ａの清浄化や再生がなされる。
【００５９】
金型研磨装置３は、図３に示されるように、金型６を金型保持回転部材８によって下方より持ち上げられ、緩衝部材９を介して保持される。また、研磨部材３ａはスライダー３ｃにより成形面６ａと接触する高さまで下降させられる。駆動装置により駆動される回転ベルト１０により金型保持回転部材８を回転させることで、金型６を回転させると同時に、研磨部材３ａをシャフト３ａ’を介してモーター３ｂにより回転させ、被研磨面である成形面６ａの清浄化あるいは再生を行うことできる。
【００６０】
研磨力の調整は、スライダー３ｃ内の（図示しない）圧力調整装置により行なうことができる。また、研磨時の傷等を防止するため、スライダー３ｃおよび緩衝部材９によって、各振動成分を吸収して倣い研磨を達成し、形状精度を損なうことなく成形面６ａの清浄化および再生を達成することもできる。
【００６１】
研磨部材３ａの成形面６ａに対する傾斜角度は、スライダー３ｃに取り付けられたモーター３ｂを回動させることで調整可能であり、成形面６ａの曲率半径および研磨部材３ａの形状と外径から、成形面６ａの全面が研磨できる角度を計算することにより設定することができる。尚、図１、３、及び６では円柱状の研磨部材３ａが示されているが、成形面と同形状の部材（例えば、半球状の部材）を用いることができる。成形面６ａが曲率変化の大きい非球面や複雑な形状を有している場合等では、揺動機構を付加したり、多段研磨を行なうこともできる。
【００６２】
尚、金型回転装置を用いず、単に金型研磨装置３だけによって、成形面６ａの清浄化あるいは再生を行えることはいうまでもない。また、回転テーブル７を回転させるときは、金型保持回転部材８は、回転テーブル７の回転を妨げないように下方に移動される。
【００６３】
成形面６ａの再生が成された金型６は、金型加熱装置４に送られてガラス成形装置２０への投入が可能な温度まで、金型加熱装置４により加熱される。
【００６４】
加熱された金型６は、図４に示されるように、金型排出装置５の金型排出用把握爪５ａで把握し、金型回転テーブル７からガラス成形装置２０へ移動される。以上の一連の工程は、成形装置２０とは独立しているので、成形装置２０による製造を停止する必要がない。従って、成形装置２０からの金型６の排出と、成形装置２０への金型６の返還がタイムリーに行われれば、成形装置２０の長時間の連続成形が可能となる。
【００６５】
図５は、成形装置２０、金型投入装置１等による金型移動経路１４０、１４１、及び金型清浄化装置１０を模式的に平面図において示したものである。この図からわかるように、成形装置２０の成形用金型回転テーブル２１は、金型清浄化装置１０の回転テーブル７とほぼ平行に並んでおり、それらの間に平行な金型移動経路１４０、１４１がある。金型移動経路１４０は、金型清浄化装置１０の回転テーブル７の所定位置１４２と成形用金型回転テーブル２１の所定位置１４７の間に、金型移動経路１４１は、金型清浄化装置１０の回転テーブル７の所定位置１４６と成形用金型回転テーブル２１の所定位置１４８の間にあり、それぞれ金型６をそれらの位置間で移動させる。金型清浄化装置１０の回転テーブル７の所定位置１４２、１４３、１４４、１４５、１４６は、上述のように、それぞれ、投入位置、冷却位置、研磨位置、加熱位置、排出位置である。一方、成形用金型回転テーブル２１の所定位置１４７、１４８、１４９、１５０、１５１、１５２、１５３、１５４、１５５、１５６、１５７、１５８は、それぞれ、図６に示すような機能を発揮させる位置である。これらの所定位置は、いずれも周方向にほぼ等間隔に設けられており、両回転テーブル７、２１が同期して回転することにより、ガラス成形を連続して行うことができる。
【００６６】
即ち、図６に示すように、成形装置２０においては、溶融ガラスを供給するガラス供給装置５０から、供給された溶融ガラスが、所定位置１５２にある下型となる金型６の成形面６ａに滴下され、成形用金型回転テーブル２１の回転に従って、上型５１によってプレスされる位置１５４に移動され、回転が止まったところで、プレスしてガラス素材が成形される。次に、成形用金型回転テーブル２１が回転されて、製品取り出し位置５２に移動され、製品取り出し装置５２により、成形品が成形装置２０から取り出され、順次搬送装置５３に移動させられる。
【００６７】
この一連の成形工程に同期して、金型６が位置４８から４２に移動され、上述のような清浄化工程を経て、位置４６から４９へと成形装置２０に戻される。このようにして、連続製造が可能になるのである。
【００６８】
図７は、別の実施形態を模式的に図示する。図６の金型投入装置１と金型排出装置５を共通の金型把握爪回転移動装置２２としたものである。金型把握爪回転移動装置２２の回転レール２３のチェーン、金型清浄化装置１０の回転テーブル７、及びガラス成形装置２０の回転テーブル２１は、共に時計回りに回転する。これによっても、タイミングを合わせて同期させることにより、連続製造が可能になるのである。
【００６９】
以下、図１の金型清浄化装置１０を用いた実施例を具体的に説明する。
【００７０】
［実施例１］
金型６の基材を超強力鋼とし、成形面６ａを粗さ０．０５μｍ未満とした上に約１μｍの炭化タンタル（ＴａＣ）を保護膜とし、成形用金型とした。金型６をガラス成形装置２１上で５５０℃に加熱し、溶融されたＳｉＯ２系ガラスを１０５０℃で流出させ、大気雰囲気中でプリフォームを作成した。成形に使用された金型６をガラス成形装置２０から金型投入装置１により金型清浄化装置１０に投入し、金型冷却装置２において水冷板を金型６に接触させて金型６を２００℃以下に冷却し、金型研磨装置３にて金型６の表面の酸化物層を除去した。研磨部材３ａには、軟質ゴムに＃１００００のダイヤモンド砥粒を分散させ、成形面６ａの外径の半分以上の径を持つ円柱を使用した。金型６および研磨部材３ａを回転させて３０秒間研磨を行なった。酸化物層を除去された金型６は、金型加熱装置４において抵抗加熱方式により５５０℃に加熱され、金型排出装置５により金型清浄化装置２０よりガラス成形装置２０へと排出され、プリフォーム成形を中断することなく金型６の清浄化が達成された。金型６の清浄化を行なう間隔は２００ショット毎とした。
【００７１】
以上の方法により、ガラス素材として欠陥の無い３０００ショットの連続成形が可能であった。
【００７２】
従来の金型６の再生を行なわない方式では、３００ショットで成形面６ａが酸化により発生した０．１μｍ以上の面荒れがガラス素材に転写されてしまい、ガラス素材として使用することができない品質となった。
【００７３】
［実施例２］
ステンレス鋼を金型６の基材として使用し、粗さ０．０５μｍ未満とした成形面６ａ上に窒化クロム（ＣｒＮ）を２μｍの厚さで保護膜とし、成形用金型とした。金型６をガラス成形装置２０上で６００℃に加熱し、溶融されたＳｉＯ２系ガラスを１０５０℃で流出させ、大気雰囲気中でプリフォームを作成した。成形に使用された金型６をガラス成形装置２０から金型投入装置１により金型清浄化装置１０に投入し、金型冷却装置２において水冷板を金型６に接触させて金型を２００℃以下に冷却し、金型研磨装置３にて金型６の表面の研磨を行なった。研磨部材３ａには、軟質ゴムに＃１００００のダイヤモンド砥粒を分散させ、成形面６ａの外径の半分以上の径を持つ円柱を使用した。窒化クロム（ＣｒＮ）は表面の酸化物層が離型性に寄与するため、成形面６ａの酸化物層は完全に除去せず、１０００ショット毎に粗さのみを０．０５μｍ以下に修整するために、金型６および研磨部材３ａを回転させて１０秒間研磨を行なった。面粗さが修整された金型６は、金型加熱装置４において抵抗加熱方式により６００℃に加熱され、金型排出装置５により金型清浄化装置１０より成形へと排出され、プリフォーム成形を中断することなく金型６の清浄化が達成された。
【００７４】
以上の方法により、成形面６ａは粗さ約０．０５μｍを常に維持することができ、３０００ショットの成形が可能であり、さらに継続して成形が可能な面を維持していた。
【００７５】
従来の成形面６ａの粗さの修整を行なわない方式では、１５００ショットで成形面６ａの粗さが０．１μｍに達し、金型６としての使用が不可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のように、本発明の金型清浄化手段を溶融ガラスを成形する装置に付加することにより、金型におけるガラス成分付着物の除去、酸化による表面劣化の修整、および酸化物層の除去による金型表面の再生などを行ないながら金型の長時間使用が可能となる。本発明は、光学機器や光通信機器に使用されるレンズやプリズム等の光学ガラス素子の成形に用いるガラス素材やレンズ等の製造方法および製造装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施例による自動金型清浄化装置の概略構成図である。
【図２】図１のＢ−Ｂの矢視の部分断面模式図である。
【図３】図１のＡ−Ａの矢視の部分断面模式図である。
【図４】図１のＣ−Ｃの矢視の部分断面模式図である。
【図５】本発明の実施例による自動金型清浄化システムを説明する模式平面図である。
【図６】本発明の実施例による自動金型清浄化システムを説明する概念図である。
【図７】本発明の別の実施例による自動金型清浄化システムを説明する概念図である。
【符号の説明】
【００７８】
１  金型投入装置
１ａ  金型投入用把握爪
１ｂ  金型移動用アーム
２  金型冷却装置
２ａ  金型冷却部材
２ｂ  金型冷却用アーム
２ｃ  水冷板
３  金型研磨装置
３ａ  研磨部材
３ｂ  モーター
３ｃ  スライダー
４  金型加熱装置
４ａ  金型加熱部材
４ｂ  金型加熱用アーム
４ｃ  加熱板
５  金型排出装置
５ａ  金型排出用把握爪
５ｂ  金型排出用アーム
６  金型
６ａ  成形面
７  金型回転テーブル
７ａ  金型位置保持部品
８  金型保持回転部材
９  緩衝部材
１０  金型清浄化装置
２０  ガラス成形装置
２１  成形用金型回転テーブル
２２  金型把握爪回転移動装置
【図１】
2006206370.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006206370.tif 000005
【図４】
2006206370.tif 000006
【図５】
2006206370.tif 000007
【図６】
2006206370.tif 000008
【図７】
2006206370.tif 000009