(57)【要約】【課題】胴型の少なくとも所定領域を透明部材によって形成するようにして、加熱速度が高く、温度分布が均一となり、成形サイクルを短くすることができ、高品質の成形品を得ることができるようにする。【解決手段】第１のコアと、該第１のコアと対向して、移動自在に配設された第２のコアと、前記第１のコア及び第２のコアを包囲し、少なくとも所定の領域が所定の波長領域における光を透過させる部材から成る胴型１３とを有する。【選択図】　　　　　図１
2004090326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１のコアと、
（ｂ）該第１のコアと対向して、移動自在に配設された第２のコアと、
（ｃ）前記第１のコア及び第２のコアを包囲し、少なくとも所定の領域が所定の波長領域における光を透過させる部材から成る胴型とを有することを特徴とする成形用金型。
【請求項２】
（ａ）第１のコアと、
（ｂ）該第１のコアと対向して、移動自在に配設された第２のコアと、
（ｃ）前記第１のコア及び第２のコアを包囲し、少なくとも所定の領域が透明な部材から成る胴型とを有することを特徴とする成形用金型。
【請求項３】
前記胴型は、複数対の前記第１のコア及び第２のコアを包囲する請求項１又は２に記載の成形用金型。
【請求項４】
前記部材は石英ガラスである請求項１又は２に記載の成形用金型。
【請求項５】
前記部材の熱膨張率は、前記第１のコア及び第２のコアの熱膨張率よりも小さい請求項１又は２に記載の成形用金型。
【請求項６】
（ａ）リング状の熱源、及び、該熱源の周囲に配設され、前記胴型を所定の照射パターンで照射する光学反射ミラーを備え、前記胴型、第１のコア及び第２のコアを加熱する加熱装置と、
（ｂ）前記第２のコアに圧力を加える加圧装置とを有する成形機に取り付けられる請求項１〜５のいずれか１項に記載の成形用金型。
【請求項７】
前記熱源は、輻射エネルギーの大部分が可視光領域から近赤外線領域にあるハロゲンランプである請求項６に記載の成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形用金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラスや樹脂のような材料から成る成形品は、ガラス素材や樹脂素材をプレス装置の成形用の金型に投入して加熱し、それらを軟化させた後、押圧成形することによって成形されている。この場合、成形品を成形するための成形機においては、上型コア及び下型コアから成る金型が配設され、上型コアと下型コアとの間にガラス成形品や樹脂成形品の原型であるガラス素材や樹脂素材をセットし、該ガラス素材や樹脂素材を加圧機構によって加圧するとともに、前記金型を加熱するようにしている。
【０００３】
ところで、該金型を加熱する方法として、熱板加熱方法、高周波誘導加熱方法、光加熱（輻（ふく）射加熱）方法等が提案されている。
【０００４】
前記熱板加熱方法においては、複数のヒータが埋め込まれた熱板を金型に接近させるか、又は、接触させるようにしている。そして、熱板を金型に接近させる場合、金型は対流及び輻射（放射）によって加熱され、熱板を金型に接触させる場合、金型は対流、輻射及び接触熱伝達によって加熱される。しかし、熱板加熱方法によって金型を加熱しようとすると、加熱効率が低いので、加熱速度を高くすることができず、成形サイクルが長くなってしまう。
【０００５】
また、前記高周波誘導加熱方法においては、加熱装置によって高周波を発生させ、該高周波によって誘導加熱を行うようにしている。しかし、前記高周波誘導加熱方法においては、加熱効率は高いが、誘導加熱の出力を大きくするために大型の高周波電源が必要になり、加熱装置が大型化してしまう。さらに、金型の材料としてセラミックス材を使用することができない。
【０００６】
これに対し、光加熱方法においては、金型を包囲するリング状のハロゲンランプ等の熱源から輻射される赤外線や可視光によって金型を加熱するようになっている。そのため、加熱効率を高くすることができるので、加熱速度を高くすることができ、成形サイクルを短くすることができる。また、金型の材料としてセラミックス材を使用することができる。しかも、金型は、軸方向における中央部分が主として加熱されるので、金型の軸方向における中央部分の温度を十分に高くすることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の成形用金型においては、上型コア及び下型コアを包囲する胴型を有し、該胴型が輻射熱を受けて加熱され、高温となった胴型の熱が熱伝導によって前記上型コア及び下型コアに伝えられるようになっているので、伝熱効率が低く、加熱速度を高くすることができなくなってしまう。
【０００８】
もっとも、胴型の適所に開口部を設けて赤外線や可視光が上型コア及び下型コアに直接当たるようにすることも考えられるが、胴型の周囲方向全体を取り囲む開口、すなわち、３６０度連続する開口を形成することができないので、上型コア及び下型コアの周囲方向に関する温度分布が不均一になってしまう。
【０００９】
また、前記上型コア及び下型コアが胴型内を上下方向に移動することができるようにするため、前記上型コア及び下型コアの外周面と胴型の内周面との間にある程度のクリアランス（隙（すき）間）が設定されているので、該クリアランスが胴型から上型コア及び下型コアへの熱伝導の障害となり、伝熱効率がさらに低下してしまう。この場合、前記クリアランスを小さくすると、胴型に対して上型コア及び下型コアを抜き差しする際に、該上型コア及び下型コアが胴型の内周面に食い込んでしまう、すなわち、かじりが発生してしまう。そのため、作業性が低下してしまう。
【００１０】
本発明は、前記従来の成形用金型の問題点を解決して、胴型の少なくとも所定領域を透明部材によって形成するようにして、加熱速度が高く、温度分布が均一となり、成形サイクルを短くすることができ、高品質の成形品を得ることができる成形用金型を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の成形用金型においては、第１のコアと、該第１のコアと対向して、移動自在に配設された第２のコアと、前記第１のコア及び第２のコアを包囲し、少なくとも所定の領域が所定の波長領域における光を透過させる部材から成る胴型とを有する。
【００１２】
本発明の他の成形用金型においては、第１のコアと、該第１のコアと対向して、移動自在に配設された第２のコアと、前記第１のコア及び第２のコアを包囲し、少なくとも所定の領域が透明な部材から成る胴型とを有する。
【００１３】
本発明の更に他の成形用金型においては、さらに、前記胴型は、複数対の前記第１のコア及び第２のコアを包囲する。
【００１４】
本発明の更に他の成形用金型においては、さらに、前記部材は石英ガラスである。
【００１５】
本発明の更に他の成形用金型においては、さらに、前記部材の熱膨張率は、前記第１のコア及び第２のコアの熱膨張率よりも小さい。
【００１６】
本発明の更に他の成形用金型においては、さらに、リング状の熱源、及び、該熱源の周囲に配設され、前記胴型を所定の照射パターンで照射する光学反射ミラーを備え、前記胴型、第１のコア及び第２のコアを加熱する加熱装置と、前記第２のコアに圧力を加える加圧装置とを有する成形機に取り付けられる。
【００１７】
本発明の更に他の成形用金型においては、さらに、前記熱源は、輻射エネルギーの大部分が可視光領域から近赤外線領域にあるハロゲンランプである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施の実施の形態における成形用金型は、ガラスや樹脂のような材料から成る成形品を成形するのに適したものであり、主として、ガラス素材や樹脂素材を成形用金型に投入して加熱し、軟化させた後、押圧成形するために使用されるものである。そして、成形品はいかなるものであってもよいが、本実施の形態においては、説明の都合上、ガラスから成る成形品としてのレンズを成形する場合について説明する。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の第１の実施の形態における成形用金型の断面図、図２は本発明の第１の実施の形態における成形機の概念図である。
【００２１】
図２において、１０は成形用金型としての金型装置であり、該金型装置１０は、成形機としてのガラス成形機の装置本体となる型台３１上に載置される。そして、前記金型装置１０は、第１のコアとしての下型コア１１、該下型コア１１と対向して、かつ、上下方向に移動自在に配設された第２のコアとしての上型コア１２、及び、前記下型コア１１及び上型コア１２を包囲し、かつ、該上型コア１２を案内するスリーブ状の胴型１３を備える。
【００２２】
ここで、前記下型コア１１は、下端が型台３１と当接させて配設され、図１に示されるように、上端に成形面Ｓ１が形成される。また、前記上型コア１２は下端に成形面Ｓ２が形成される。なお、前記成形面Ｓ１、Ｓ２は成形品としての図示されないガラス製のレンズの形状に対応させて形成される。したがって、下型コア１１の上にガラス素材としてのプリフォーム１５をセットし、加熱工程において金型装置１０を所定の温度に加熱し、加圧工程において図１に示される矢印Ａ方向に金型装置１０に圧力を加えると、プリフォーム１５は成形面Ｓ１、Ｓ２に合わせて変形させられ、レンズが成形される。
【００２３】
そして、前記胴型１３の内周面は、下型コア１１及び上型コア１２を対向して挿入した時に、下型コア１１及び上型コア１２の嵌（は）め合いによって所定の精度で心合せを行うことができるように加工される。なお、本実施の形態において、前記胴型１３は透明部材としての透明な石英ガラスから成り、下型コア１１及び上型コア１２は、不透明部材としての超硬合金又はセラミックスから成る。
【００２４】
また、前記ガラス成形機は、胴型１３を型台３１に対して押さえ付けることによって金型装置１０と型台３１との接触状態を良好にする型締装置５０、金型装置１０に圧力を加え、上型コア１２を下方に押し付けて、プリフォーム１５を変形させる加圧装置６０、及び、金型装置１０を所定の温度に加熱し、該温度を維持する加熱装置４０を有する。
【００２５】
そして、該加熱装置４０は、環状の上プレート３５、筒状の側部プレート３６、円板状の下プレート３７、及び、筒状の透明石英管３２から成る環状のケーシング３９を備え、該ケーシング３９内に加熱要素室４３が形成される。また、該加熱要素室４３内には、リング状の熱源としてのハロゲンランプ４１が配設され、該ハロゲンランプ４１の周囲に光学反射ミラー４２が配設される。なお、前記透明石英管３２内に金型装置１０が配設される。
【００２６】
したがって、前記ハロゲンランプ４１を点灯させると、該ハロゲンランプ４１のからの輻射エネルギー、すなわち、可視光及び赤外線が、透明石英管３２を介して金型装置１０に照射されるとともに、光学反射ミラー４２によって反射させられ、かつ、集光させられた後、透明石英管３２を介して金型装置１０を照射する。ところで、前記光学反射ミラー４２は、ハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線を反射して主として金型装置１０の中央部分を照射するような形状を有する。その結果、金型装置１０の中央部分が重点的に加熱され、前記プリフォーム１５は効率良く加熱される。
【００２７】
そして、前記透明石英管３２は、成形室２０内の気密性を保持するとともに、ハロゲンランプ４１の波長域の可視光及び赤外線をほとんど透過して金型装置１０を有効に加熱する。また、該金型装置１０の所定箇所に熱電対ｔＨ　が配設され、後述される制御装置７０は、前記熱電対ｔＨ　によって検出された温度に基づいて金型装置１０の温度を制御する。なお、前記熱電対ｔＨ　が配設される所定箇所は、胴型１３であってもよいが、下型コア１１又は上型コア１２の内部における成形面Ｓ１及び成形面Ｓ２に近い部分であることが望ましい。
【００２８】
そして、前記型締装置５０は、下端を前記胴型１３と対向して配設され、上下方向に移動自在に配設された型締ロッド５１、該型締ロッド５１の上端に取り付けられた環状の型締プレート５２、及び、前記上プレート３５と型締プレート５２との間に配設された複数の空圧式の型締シリンダ５３を備える。該型締シリンダ５３は、前記上プレート３５に固定されたシリンダ部５３ａ、及び、前記型締プレート５２に固定されたロッド部５３ｂから成り、圧縮空気によって駆動される。そのために、前記各シリンダ部５３ａにおいて、ヘッド側空気室５３ｃに空気流路Ｌ１を介して圧縮空気源ＳＵ１が、ロッド側空気室５３ｄに空気流路Ｌ２を介してサーボ弁６４が、それぞれ、接続される。そして、該サーボ弁６４は、空気流路Ｌ３を介して圧縮空気源ＳＵ２に接続され、空気流路Ｌ４を介して大気に連通させられる。なお、前記空気流路Ｌ２には、圧縮空気の圧力を検出するための圧力検出器Ｐｒ１が配設される。
【００２９】
そして、前記加圧装置６０は、下端を上型コア１２と対向して前記型締ロッド５１内に配設され、上下方向に移動自在に配設された加圧ロッド６１、該加圧ロッド６１の上端に取り付けられた加圧プレート６２、及び、前記型締プレート５２と加圧プレート６２との間に配設された複数の空圧式の加圧用シリンダ６３を備える。該加圧用シリンダ６３は、前記型締プレート５２に固定されたシリンダ部６３ａ、及び、前記加圧プレート６２に固定されたロッド部６３ｂから成り、圧縮空気によって駆動される。そのために、前記各シリンダ部６３ａにおいて、ヘッド側空気室６３ｃに空気流路Ｌ５を介して圧縮空気源ＳＵ３が、ロッド側空気室６３ｄに空気流路Ｌ６を介してサーボ弁６５が、それぞれ、接続される。そして、該サーボ弁６５は、空気流路Ｌ７を介して圧縮空気源ＳＵ４に接続され、空気流路Ｌ８を介して大気に連通させられる。なお、前記空気流路Ｌ６には、圧縮空気の圧力を検出するための圧力検出器Ｐｒ２が配設される。
【００３０】
また、前記上プレート３５と型締プレート５２との間に、前記型締ロッド５１を包囲して第１ベローズ３３が配設され、前記型締プレート５２と加圧プレート６２との間に、前記加圧ロッド６１を包囲して第２ベローズ３４が配設される。したがって、第１ベローズ３３、第２ベローズ３４、型締プレート５２及び加圧プレート６２によって前記成形室２０を密閉することができる。なお、該成形室２０内外を遮断するために、図示されないシール装置が配設されるとともに、成形室２０内を真空排気したり、成形室２０内に窒素ガス等の不活性ガスの雰囲気を形成したりするために、図示されない雰囲気形成装置が配設される。
【００３１】
そして、前記型締シリンダ５３を駆動することによって、成形室２０内外を遮断した状態で型締プレート５２を上下方向に移動させることができる。また、加圧用シリンダ６３を駆動することによって、成形室２０内外を遮断した状態で加圧プレート６２を上下方向に移動させることができる。なお、前記加圧ロッド６１は加圧プレート６２に固定されているので、加圧用シリンダ６３の駆動に伴って加圧プレート６２とともに上下方向に移動させられる。
【００３２】
ところで、前記圧縮空気源ＳＵ１によって一定の圧力ＰＳＵ１　が発生させられると、ヘッド側空気室５３ｃ内は圧力ＰＳＵ１　に保たれ、圧縮空気源ＳＵ３によって一定の圧力ＰＳＵ３　が発生させられると、ヘッド側空気室６３ｃ内は圧力ＰＳＵ３　に保たれる。これに対して、ロッド側空気室５３ｄ内のシリンダ圧力はサーボ弁６４によって制御されてＰＭ　にされ、ロッド側空気室６３ｄ内のシリンダ圧力はサーボ弁６５によって制御されてＰＰ　にされる。
【００３３】
次に、前記加熱装置４０について説明する。
【００３４】
図３は本発明の第１の実施の形態における加熱装置の断面図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるハロゲンランプの平面図、図５は本発明の第１の実施の形態におけるハロゲンランプの照射パターンを示す図、図６は本発明の第１の実施の形態におけるハロゲンランプの分光分布を示す図、図７は本発明の第１の実施の形態における胴型の透過率分布を示す図である。
【００３５】
図３に示されるように、加熱装置４０は、金型装置１０を包囲して配設されたハロゲンランプ４１、及び、該ハロゲンランプ４１に沿って、かつ、該ハロゲンランプ４１を包囲して配設された環状の光学反射ミラー４２を備える。各ハロゲンランプ４１の両端は、端子４１ａを介して図示されない電源に接続される。また、図４に示されるように、前記ハロゲンランプ４１は、半円形部８１、及び、半円形部８２を合わせることによってリング状に形成される。
【００３６】
そして、前述されたように、前記光学反射ミラー４２は、熱源としてのハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線を反射して、金型装置１０を図５に示されるような所定の照射パターンで照射するような形状を有する反射面４２ａを有するとともに、該反射面４２ａは鏡面に加工され、かつ、反射率の高い金めっきが施される。なお、前記照射パターンは、例えば、正規確率分布の分布パターンに近似させて設定され、中央部分の光強度が高く、中央部分から離れるほど光強度が低くされる。
【００３７】
また、前記ハロゲンランプ４１は、通常のハロゲンランプと同様に、電気エネルギーを熱エネルギーに変換して、ハロゲンランプ４１自体の温度を上昇させ、該温度に対応する波長の光を輻射するものである。この場合、前記ハロゲンランプ４１への入力電力の約７５〜９５〔％〕が輻射エネルギーとなり、そのうちの６〜１２〔％〕が可視光であり、残りが赤外線である。なお、前記ハロゲンランプ４１の分光分布は、図６に示されるように、色温度によって変化するが、輻射のピークは波長１．０〔μｍ〕付近にあり、輻射エネルギーの大部分は波長０．５〜３．０〔μｍ〕の可視光領域から近赤外線領域にある。
【００３８】
一方、本実施の形態において、胴型１３は透明部材としての透明な石英ガラスから成り、前記胴型１３内の下型コア１１及び上型コア１２は不透明部材としての超硬合金又はセラミックスから成っている。そして、透明な石英ガラスは、図７に示されるような透過率分布を有し、波長０．３〜３．５〔μｍ〕の可視光領域から近赤外線領域における透過率が９０〔％〕以上であるから、前記ハロゲンランプ４１からの輻射エネルギーとしての可視光及び赤外線のほとんどを十分に高い透過率で透過させる。そのため、前記ハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線のほとんどは、前記下型コア１１及び上型コア１２によって吸収される。
【００３９】
しかも、光学反射ミラー４２で反射されたハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線の照射パターンは、中央部分の光強度が高くなっているので、下型コア１１及び上型コア１２における成形面Ｓ１及び成形面Ｓ２に近い部分がハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線を集中的に受けて加熱されるので、成形材料であるプリフォーム１５を十分に加熱させることができ、したがって、加熱効率を高くすることができる。そのため、加熱速度を高くすることができ、成形サイクルを短くすることができるだけでなく、消費電力を低くすることもできる。
【００４０】
また、前記下型コア１１及び上型コア１２は超硬合金から成る場合、前記下型コア１１及び上型コア１２の外周面と胴型１３の内周面との間のクリアランスを適切に設定することができる。すなわち、前記胴型１３の材質である石英ガラスの熱膨張率が約５×１０−７〔／Ｋ〕であるのに対して、超硬合金の熱膨張率は、約５×１０−６〔／Ｋ〕であり、１桁（けた）小さい値となっている。そのため、室温で前記クリアランスが大きくなるように設定しても、金型装置１０を加熱すると前記クリアランスが小さくなる。
【００４１】
これにより、室温で前記クリアランスが大きくなるように設定して、胴型１３に対して下型コア１１及び上型コア１２を抜き差しする際に、下型コア１１及び上型コア１２の外周面が胴型１３の内周面に食い込むかじりの発生を防止することができる。そして、ガラス成形機を作動させ、型締を行って上型コア１２を下方向に移動させる際には、金型装置１０が加熱されているので、前記クリアランスが小さくなっている。そのため、下型コア１１及び上型コア１２の軸心の位置が胴型１３の軸心の位置に対してずれたり傾いたりすることがないので、下型コア１１及び上型コア１２における成形面Ｓ１及び成形面Ｓ２の偏心や傾斜が発生することがなく、成形品の成形精度が向上する。
【００４２】
例えば、前述された熱膨張率を有する石英ガラスと超硬合金とを使用して、胴型１３と下型コア１１及び上型コア１２とを作成した場合、胴型１３の室温（２０〔℃〕）における内径を１０．０００〔ｍｍ〕とし、下型コア１１及び上型コア１２の室温（２０〔℃〕）における外径を９．９７５〔ｍｍ〕とすると、前記胴型１３に対して下型コア１１及び上型コア１２を抜き差しする際には、クリアランスが０．０２５〔ｍｍ〕もあるので、かじりが発生することがなく、抜き差しの作業を容易に行うことができる。また、前記胴型１３と下型コア１１及び上型コア１２とを５２０〔℃〕にまで加熱すると、前記クリアランスは約０．００３〔ｍｍ〕にまで減少するので、下型コア１１及び上型コア１２における成形面Ｓ１及び成形面Ｓ２の偏心や傾斜が発生することがない。このように、所定の領域が、熱膨張率が十分に小さな１０−７〔／Ｋ〕以下のオーダーである部材から成る胴型１３を用いることで、下型コア１１及び上型コア１２を高温に加熱させても、小さなクリアランスにより偏心や傾斜を防ぐことができ、成形品の品質を向上させることができる。
【００４３】
しかも、金型装置１０は、軸方向における中央部分が主として加熱されるので、金型装置１０の軸方向における中央部分の温度を十分に高くすることができる。また、金型装置１０の中央部分以外の部分の温度が過剰に高くなるのを防止することができるので、下型コア１１、上型コア１２及び胴型１３の心合せの精度を維持することができる。
【００４４】
次に、前記構成のガラス成形機の加熱装置の制御回路について説明する。
【００４５】
図８は本発明の第１の実施の形態におけるガラス成形機の加熱装置の制御回路図である。
【００４６】
図において、７０は制御装置であり、該制御装置７０は、金型装置１０の設定温度Ｔｓと熱電対ｔＨ　によって検出された温度検出値Ｔｋとの偏差ΔＴを演算する演算部７４、及び、該演算部７４によって演算された偏差ΔＴを調整して前記設定温度Ｔｓに対応する制御出力α１を出力する制御部７５から成る。該制御部７５は、例えば、ＰＩＤ補償器から成る。そして、前記制御出力α１は電力調整器７６によって電力Ｗに変換され、該電力Ｗがハロゲンランプ４１に供給される。したがって、前記金型装置１０を設定温度Ｔｓにすることができる。
【００４７】
なお、本実施の形態において、ハロゲンランプ４１は半円形部８１、及び、半円形部８２を合わせることによってリング状に形成されるようになっているが、一体に形成されたリング状のハロゲンランプを使用することもできる。また、三個以上の弧状部を合わせることによってリング状にすることもできる。
【００４８】
次に、前記構成のガラス成形機の動作について説明する。
【００４９】
図９は本発明の第１の実施の形態におけるガラス成形機の動作を示すタイムチャートである。
【００５０】
まず、タイミングｔ１で、プリフォーム１５がセットされた金型装置１０が成形室２０内に投入されるとともに、該成形室２０内が真空排気された後、不活性ガスが充填（てん）される。続いて、タイミングｔ２で、型締シリンダ５３が駆動され、型締ロッド５１が下方向に移動させられ、金型装置１０に型締力Ｆ１が加えられ、胴型１３が型台３１に押し付けられて型締が開始される。また、このとき、加熱装置４０のハロゲンランプ４１を通電させて金型装置１０の加熱を開始する。
【００５１】
そして、タイミングｔ３で金型温度がＴ１に達すると、加圧用シリンダ６３が駆動され、加圧ロッド６１が下方向に移動させられ、金型装置１０に圧力Ｆ２が加えられ、上型コア１２が下方向に移動させられてプリフォーム１５が変形させられる。なお、金型装置１０の加熱を開始した後、所定の時間が経過した時に加圧用シリンダ６３の駆動を開始することもできる。
【００５２】
続いて、所定の時間加圧が行われた後、タイミングｔ４で圧力がＦ３に変更されるとともに、ハロゲンランプ４１の通電が停止させられ、金型装置１０が徐冷される。なお、前記加圧用シリンダ６３の駆動が開始された後、プリフォーム１５が所定量だけ変形した時に圧力をＦ３にすることもできる。
【００５３】
そして、タイミングｔ５で前記金型温度がＴ２に達すると、加圧用シリンダ６３が駆動され、加圧ロッド６１が上方限位置まで後退させられて加圧が終了される。また、このとき、前記成形室２０内に冷却用の不活性ガスが導入され、金型装置１０の冷却が開始される。
【００５４】
次に、タイミングｔ６で前記金型温度がＴ３に達すると、型締シリンダ５３が駆動され、型締ロッド５１が上方限位置まで後退させられて型締が終了される。また、このとき、不活性ガスの導入が停止させられ、金型装置１０が成形室２０から取り出されるとともに、型開が行われ、成形されたレンズが取り出される。
【００５５】
このように、本実施の形態においては、金型装置１０の胴型１３がハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線を透過する透明な石英ガラスから成る。そのため、前記ハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線のほとんどは、前記下型コア１１及び上型コア１２によって吸収される。しかも、光学反射ミラー４２で反射されたハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線の照射パターンは、中央部分の光強度が高くなっているので、下型コア１１及び上型コア１２における成形面Ｓ１及び成形面Ｓ２に近い部分がハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線を集中的に受けて加熱される。これにより、プリフォーム１５の加熱速度を高くすることができ、成形サイクルを短くすることができ、ガラス成形機のスループットが向上する。また、前記胴型１３はハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線をほとんど吸収しないので、金型装置１０全体の熱容量が小さくなる。そのため、金型装置１０の外径が大きくなっても、金型装置１０全体の熱容量が大きくなることがないので、加熱速度を高くすることができる。
【００５６】
また、加熱速度が高いので、ハロゲンランプ４１の消費電力を低くすることができ、加熱装置４０のランニングコストを低くすることができる。さらに、ハロゲンランプ４１の稼働時間を短縮することができるので、該ハロゲンランプ４１の寿命が長くなり、加熱装置４０のメンテナンスコストを低くすることができる。
【００５７】
また、前記下型コア１１及び上型コア１２は超硬合金から成る場合、前記胴型１３の材質である石英ガラスの熱膨張率が超硬合金の熱膨張率より１桁小さい値となっている。そのため、前記下型コア１１及び上型コア１２の外周面と胴型１３の内周面との間のクリアランスを室温で大きくなるように設定しても、金型装置１０を加熱すると前記クリアランスが小さくなる。これにより、室温で前記クリアランスが大きくなるように設定して、胴型１３に対して下型コア１１及び上型コア１２を抜き差しする際に、下型コア１１及び上型コア１２の外周面が胴型１３の内周面に食い込むかじりの発生を防止することができる。一方、ガラス成形機を作動させ、型締を行って上型コア１２を下方向に移動させる際には、金型装置１０が加熱されているので、前記クリアランスが小さくなっている。そのため、下型コア１１及び上型コア１２の軸心の位置が胴型１３の軸心の位置に対してずれたり傾いたりすることがないので、下型コア１１及び上型コア１２における成形面Ｓ１及び成形面Ｓ２の偏心や傾斜が発生することがなく、成形品の成形精度が向上する。
【００５８】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、前記第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することにより、その説明を省略する。
【００５９】
図１０は本発明の第２の実施の形態における成形用金型の断面図である。
【００６０】
本実施の形態において、胴型１３は、透明部材としての透明な石英ガラスから成る透明部１３ａと、不透明部材としての超硬合金又はセラミックスから成る不透明部１３ｂとを備える。ここで、前記透明部１３ａは胴型１３の所定領域、望ましくは、軸方向における中央部、すなわち、下型コア１１及び上型コア１２における成形面Ｓ１及び成形面Ｓ２を中心とする領域を占めるように配設される。
【００６１】
前記第１の実施の形態において説明したように、光学反射ミラー４２で反射されたハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線の照射パターンは、中央部分の光強度が高くなっていて、下型コア１１及び上型コア１２における成形面Ｓ１及び成形面Ｓ２を中心とする領域にハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線が集中する。そのため、該ハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線の大部分は、前記所定領域における透明部１３ａを透過して前記下型コア１１及び上型コア１２における成形面Ｓ１及び成形面Ｓ２を中心とする部分によって吸収され、加熱速度を高くすることができ、成形サイクルを短くすることができるだけでなく、消費電力を低くすることもできる。
【００６２】
また、前記所定領域以外の領域において、前記ハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線は不透明部１３ｂに吸収される。そのため、前記透明部１３ａが占める所定領域の大きさを調整することによって、前記下型コア１１及び上型コア１２によって吸収される前記ハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線の量を調整して、加熱速度を調整することができる。
【００６３】
なお、前記不透明部１３ｂは前記ハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線を吸収して温度が上昇し、高温となった不透明部１３ｂに蓄熱された熱が熱伝導によって前記下型コア１１及び上型コア１２に伝えられる。そのため、前記下型コア１１及び上型コア１２は、前記ハロゲンランプ４１からの輻射及び前記不透明部１３ｂからの熱伝導によって加熱される。
【００６４】
また、前記透明部１３ａはハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線をほとんど吸収しないので、金型装置１０全体の熱容量が小さくなる。そのため、金型装置１０の外径が大きくなっても、金型装置１０全体の熱容量が大きくなることがないので、加熱速度を高くすることができる。
【００６５】
さらに、前記透明部１３ａ以外の部分である不透明部１３ｂは、超硬合金又はセラミックスから成るので、製造コストを低く、かつ、強度を高くすることができる。そのため、前記第１の実施の形態と比較して、胴型１３全体の製造コストを低下させ、かつ、強度を高くすることができる。
【００６６】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、前記第１及び第２の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することにより、その説明を省略する。
【００６７】
図１１は本発明の第３の実施の形態における成形用金型の断面図である。
【００６８】
本実施の形態において、胴型１３は、前記第２の実施の形態と同様に、透明部材としての透明な石英ガラスから成る透明部１３ａと、不透明部材としての超硬合金又はセラミックスから成る不透明部１３ｂとを備える。この場合、胴型１３の軸方向における中央部近傍、すなわち、下型コア１１及び上型コア１２における成形面Ｓ１及び成形面Ｓ２を中心付近には不透明部１３ｂが配設され、該不透明部１３ｂの上下における胴型１３の所定領域に透明部１３ａが配設され、さらに、胴型１３の両端部に不透明部１３ｂが配設される。
【００６９】
そして、ハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線は、前記所定領域においては、透明部１３ａを透過して前記下型コア１１及び上型コア１２によって吸収される。そのため、加熱速度を高くすることができ、成形サイクルを短くすることができるだけでなく、消費電力を低くすることもできる。また、前記所定領域以外の領域において、前記ハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線は不透明部１３ｂに吸収される。そのため、前記透明部１３ａが占める所定領域の大きさを調整することによって、前記下型コア１１及び上型コア１２によって吸収される前記ハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線の量を調整して、加熱速度を調整することができる。
【００７０】
また、前記不透明部１３ｂは前記ハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線を吸収して温度が上昇し、高温となった不透明部１３ｂに蓄熱された熱が熱伝導によって前記下型コア１１及び上型コア１２に伝えられる。そのため、前記下型コア１１及び上型コア１２は、前記ハロゲンランプ４１からの輻射及び前記不透明部１３ｂからの熱伝導によって加熱される。
【００７１】
なお、前記透明部１３ａはハロゲンランプ４１からの可視光及び赤外線をほとんど吸収しないので、金型装置１０全体の熱容量が小さくなる。そのため、金型装置１０の外径が大きくなっても、金型装置１０全体の熱容量が大きくなることがないので、加熱速度を高くすることができる。
【００７２】
さらに、前記透明部１３ａ以外の部分である不透明部１３ｂは、超硬合金又はセラミックスから成るので、製造コストを低く、かつ、強度を高くすることができる。そのため、前記第１の実施の形態と比較して、胴型１３全体の製造コストを低下させ、かつ、強度を高くすることができる。
【００７３】
さらに、複数対の下型コア１１及び上型コア１２を胴型１３で包囲してもよい。この場合、同時に複数個のプリフォーム１５を成形することができ、成形サイクルを上げることだけでなく、成形品の生産性も向上させることができる。
【００７４】
また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００７５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、成形用金型においては、第１のコアと、該第１のコアと対向して、移動自在に配設された第２のコアと、前記第１のコア及び第２のコアを包囲し、少なくとも所定の領域が所定の波長領域における光を透過させる部材から成る胴型とを有する。
【００７６】
この場合、胴型の少なくとも所定領域を透明部材によって形成するので、第１のコア及び第２のコアが集中して加熱されるとともに、成形用金型の熱容量が小さくなるので、加熱速度が高く、温度分布が均一となり、成形サイクルを短くすることができ、高品質の成形品を得ることができる。
【００７７】
他の成形用金型においては、さらに、前記部材は石英ガラスである。
【００７８】
この場合、前記透明部材は輻射エネルギーとしての可視光及び赤外線のほとんどを透過するので、前記第１のコア及び第２のコアの加熱効率が高くなり、加熱速度を高くすることができる。
【００７９】
更に他の成形用金型においては、さらに、前記部材の熱膨張率は、前記第１のコア及び第２のコアの熱膨張率よりも小さい。
【００８０】
この場合、前記第１のコア及び第２のコアの外周面と胴型の内周面との間のクリアランスを室温で大きくなるように設定しても、成形用金型を加熱すると前記クリアランスが小さくなるので、室温で前記クリアランスが大きくなるように設定して、胴型に対して前記第１のコア及び第２のコアを抜き差しする際のかじりの発生を防止することができる。一方、成形時に第２のコアを移動させる際には、成形用金型が加熱され、前記クリアランスが小さくなっている。そのため、第１のコア及び第２のコアの軸心の位置が胴型の軸心の位置に対してずれたり傾いたりすることがないので、第１のコア及び第２のコアにおける成形面の偏心や傾斜が発生することがなく、成形品の成形精度が向上する。
【００８１】
更に他の成形用金型においては、さらに、リング状の熱源、及び、該熱源の周囲に配設され、前記胴型を所定の照射パターンで照射する光学反射ミラーを備え、前記胴型、第１のコア及び第２のコアを加熱する加熱装置と、前記第２のコアに圧力を加える加圧装置とを有する成形機に取り付けられる。
【００８２】
この場合、加熱効率を高くすることができるので、加熱速度を高くすることができ、成形サイクルを短くすることができる。また、金型は、軸方向における中央部分が主として加熱されるので、金型の軸方向における中央部分の温度を十分に高くすることができる。さらに、加熱速度が高いので、熱源の消費電力を低くすることができ、加熱装置のランニングコストを低くすることができる。さらに、熱源の稼働時間を短縮することができるので、該熱源の寿命が長くなり、加熱装置のメンテナンスコストを低くすることができる。
【００８３】
更に他の成形用金型においては、さらに、前記熱源は、輻射エネルギーの大部分が可視光領域から近赤外線領域にあるハロゲンランプである。
【００８４】
この場合、前記ハロゲンランプからの輻射エネルギーが前記透明部材を透過して前記第１のコア及び第２のコアに吸収されるので、加熱速度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における成形用金型の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における成形機の概念図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における加熱装置の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるハロゲンランプの平面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態におけるハロゲンランプの照射パターンを示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態におけるハロゲンランプの分光分布を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における胴型の透過率分布を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態におけるガラス成形機の加熱装置の制御回路図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態におけるガラス成形機の動作を示すタイムチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施の形態における成形用金型の断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態における成形用金型の断面図である。
【符号の説明】
１０　　金型装置
１１　　下型コア
１２　　上型コア
１３　　胴型
４０　　加熱装置
４１　　ハロゲンランプ
４２　　光学反射ミラー
６０　　加圧装置
【図１】
2004090326.tif 000003
【図２】
2004090326.tif 000004
【図３】
2004090326.tif 000005
【図４】
2004090326.tif 000006
【図５】
2004090326.tif 000007
【図６】
2004090326.tif 000008
【図７】
2004090326.tif 000009
【図８】
2004090326.tif 000010
【図９】
2004090326.tif 000011
【図１０】
2004090326.tif 000012
【図１１】
2004090326.tif 000013