JPH01172542A - 光学素子成形用型部材 - Google Patents
光学素子成形用型部材Info
- Publication number
- JPH01172542A JPH01172542A JP33046887A JP33046887A JPH01172542A JP H01172542 A JPH01172542 A JP H01172542A JP 33046887 A JP33046887 A JP 33046887A JP 33046887 A JP33046887 A JP 33046887A JP H01172542 A JPH01172542 A JP H01172542A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- mold member
- molding
- tungsten carbide
- optical element
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
- C03B11/084—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
- C03B11/086—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor of coated dies
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/02—Press-mould materials
- C03B2215/08—Coated press-mould dies
- C03B2215/10—Die base materials
- C03B2215/12—Ceramics or cermets, e.g. cemented WC, Al2O3 or TiC
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/02—Press-mould materials
- C03B2215/08—Coated press-mould dies
- C03B2215/14—Die top coat materials, e.g. materials for the glass-contacting layers
- C03B2215/22—Non-oxide ceramics
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は光学素子成形装置に用いられる型部材に関し、
特に容易に高精度を実現でき且つ耐久性良好な光学素子
成形用型部材に関する。この様な光学素子成形用型部材
はたとえば直接光学面を形成する高精度成形のための型
部材として好適に利用される。
特に容易に高精度を実現でき且つ耐久性良好な光学素子
成形用型部材に関する。この様な光学素子成形用型部材
はたとえば直接光学面を形成する高精度成形のための型
部材として好適に利用される。
一般に、レンズ、プリズム、ミラー及びフィルタ等の光
学素子は、ガラス等の素材を研削して外形を所望の形状
とした後に、機能面即ち元が透過及び／または反射する
面を研摩して光学面とすることにより製造されている。
学素子は、ガラス等の素材を研削して外形を所望の形状
とした後に、機能面即ち元が透過及び／または反射する
面を研摩して光学面とすることにより製造されている。
しかして、以上の様な光学素子の製造においては、研削
及び研摩により所望の表面精度（即ち表面形状及び表面
粗さ等の精度）を得るためには、熟練した作業者が相当
の時間加工を行なうことが必要であった。また、機能面
が非球面である光学素子を製造する場合には、−層高度
な研削及び研摩の技術が要求され且つ加工時間も長くな
らざるを得なかった。
及び研摩により所望の表面精度（即ち表面形状及び表面
粗さ等の精度）を得るためには、熟練した作業者が相当
の時間加工を行なうことが必要であった。また、機能面
が非球面である光学素子を製造する場合には、−層高度
な研削及び研摩の技術が要求され且つ加工時間も長くな
らざるを得なかった。
そこで、最近では、上記の様な伝統的な光学素子製造方
法に代って、所定の表面精度を有する成形用金型内に光
学素子材料を収容して加熱及び加圧することによシブレ
ス成形にて直ちに機能面を含む全体的形状を形成する方
法が行なわれる様になってきている。これによれば、機
能面が非球面である場合でさえも比較的簡単且つ短時間
で光学素子を製造することができる。この様なプレス成
形法は光学素子の連続製造に適する。
法に代って、所定の表面精度を有する成形用金型内に光
学素子材料を収容して加熱及び加圧することによシブレ
ス成形にて直ちに機能面を含む全体的形状を形成する方
法が行なわれる様になってきている。これによれば、機
能面が非球面である場合でさえも比較的簡単且つ短時間
で光学素子を製造することができる。この様なプレス成
形法は光学素子の連続製造に適する。
以上の様なプレス成形において使用される型部材に要求
される性質としては、十分な硬度、良好な耐熱性、良好
な鏡面加工性及び成形時において光学素子材料と融着を
起さないこと等があげられる。
される性質としては、十分な硬度、良好な耐熱性、良好
な鏡面加工性及び成形時において光学素子材料と融着を
起さないこと等があげられる。
そこで、従来、この様なプレス成形用型部材としては金
属、セラミックス、及びこれらに適宜の材料をコーティ
ングした材料等数多くの種類が提案されている。
属、セラミックス、及びこれらに適宜の材料をコーティ
ングした材料等数多くの種類が提案されている。
たとえば、特開昭４９−５１１１２号公報には１３Ｃｒ
マルテンサイト鋼を用いた型部材が開示されておシ、特
開昭５２−４５６１３号公報には炭化ケイ素（ＳｉＣ）
を用いた型部材及び窒化ケイ素（ｓｔ３Ｎ４）を用いた
型部材が開示されており、特開昭６０−２４６２３０号
公報には超硬合金に貴金属をコーティングした型部材が
開示されている。
マルテンサイト鋼を用いた型部材が開示されておシ、特
開昭５２−４５６１３号公報には炭化ケイ素（ＳｉＣ）
を用いた型部材及び窒化ケイ素（ｓｔ３Ｎ４）を用いた
型部材が開示されており、特開昭６０−２４６２３０号
公報には超硬合金に貴金属をコーティングした型部材が
開示されている。
しかして、上記１３Ｃｒマルテンサイト鋼は醪化しやす
く更に高温のプレス成形時においてＦ＠がガラス材料中
に拡散してガラスが着色する難点がある。
く更に高温のプレス成形時においてＦ＠がガラス材料中
に拡散してガラスが着色する難点がある。
また、上記ＳｉＣ−？ ５１３Ｎ４は一般的には酸化さ
れにくいのであるが、高温ではある程度の酸化が生じ型
部材表面にＳｉＯ□の膜が形成されるためガラスとの融
着を生じやすく更に硬度が高すぎるため加工性が極めて
悪いという難点がある。更に、表面に貴金属をコーティ
ングした材料は硬度が低いために傷付きやすく且つ変形
しやすいという難点がある。
れにくいのであるが、高温ではある程度の酸化が生じ型
部材表面にＳｉＯ□の膜が形成されるためガラスとの融
着を生じやすく更に硬度が高すぎるため加工性が極めて
悪いという難点がある。更に、表面に貴金属をコーティ
ングした材料は硬度が低いために傷付きやすく且つ変形
しやすいという難点がある。
そこで、本発明は、上記従来技術に鑑み、容易に高精度
で製造でき且つプレス成形に際し精度劣化の少ない長寿
命の光学素子成形用型部材を提供することを目的とする
。
で製造でき且つプレス成形に際し精度劣化の少ない長寿
命の光学素子成形用型部材を提供することを目的とする
。
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして
、 光学素子成形用型部材において、型母材の少なくとも成
形面は炭化タングステンとその結合相としての炭化クロ
ム（Ｃｒ２Ｃ２）とからなる混合体によシ形成されてい
ることを特徴とする、光学素子成形用型部材、 が提供される。
、 光学素子成形用型部材において、型母材の少なくとも成
形面は炭化タングステンとその結合相としての炭化クロ
ム（Ｃｒ２Ｃ２）とからなる混合体によシ形成されてい
ることを特徴とする、光学素子成形用型部材、 が提供される。
以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例を説明
する。
する。
第１図は本発明による型部材の一実施例を示す概略断面
図でちる。本図において、３０は型母材を示し、３１は
該型母材の成形面に形成された炭化タングステンとその
結合相としての炭化クロムとからなる混合体（以下、炭
化タングステン−炭化クロム層という）を示す。
図でちる。本図において、３０は型母材を示し、３１は
該型母材の成形面に形成された炭化タングステンとその
結合相としての炭化クロムとからなる混合体（以下、炭
化タングステン−炭化クロム層という）を示す。
本発明において型母材の材料としては、硬質粒子として
の炭化タングステンとその結合相としてのクロムとから
なる超硬合金が好ましく用いられる。母材材料は予め切
削、研削、研摩等の加工によシ所望の外形とし、特に成
形面は所望の表面精度に仕上げておく。
の炭化タングステンとその結合相としてのクロムとから
なる超硬合金が好ましく用いられる。母材材料は予め切
削、研削、研摩等の加工によシ所望の外形とし、特に成
形面は所望の表面精度に仕上げておく。
上記母材３０の表面に炭化タングステン−炭化クロム層
３１を形成するには、例えば母材３０の表面に浸炭処理
が施される。
３１を形成するには、例えば母材３０の表面に浸炭処理
が施される。
第２図は本発明に用いる型部材の浸炭処理前の成形面の
拡大断面図である。本図において、４１は炭化タングス
テン粒子を示し、４２はクロムを示す。
拡大断面図である。本図において、４１は炭化タングス
テン粒子を示し、４２はクロムを示す。
第３図は本発明による型部材の浸炭処理後の成形面の拡
犬訂１面図であり、４３は炭化クロムを示すＯ 浸炭処理の条件は特に制限されないが、通常８００〜１
０００℃で０．５〜２時間程度である。
犬訂１面図であり、４３は炭化クロムを示すＯ 浸炭処理の条件は特に制限されないが、通常８００〜１
０００℃で０．５〜２時間程度である。
炭化タングステン−炭化クロム層の厚さは製造条件によ
シ適宜設定されるが、使用時の所望の特性に鑑みて十分
な耐久性が得られる厚さ、例えば１〜１００μｍ程度と
すればよい・ 炭化タングステン−炭化クロム層は高温での耐酸化性も
高いのでガラス゛との融着性が低く離型性が良好である
ので、繰返し使用しても良好な精度の光学素子を得るこ
とができる。
シ適宜設定されるが、使用時の所望の特性に鑑みて十分
な耐久性が得られる厚さ、例えば１〜１００μｍ程度と
すればよい・ 炭化タングステン−炭化クロム層は高温での耐酸化性も
高いのでガラス゛との融着性が低く離型性が良好である
ので、繰返し使用しても良好な精度の光学素子を得るこ
とができる。
以下、本発明による型部材の製造及びそれを用いたガラ
ス成形の実施例を示す。尚、同時に、比較のために、従
来の型部材の製造及びそれを用いたガラス成形の例をも
示す。
ス成形の実施例を示す。尚、同時に、比較のために、従
来の型部材の製造及びそれを用いたガラス成形の例をも
示す。
超硬合金Ｃｗｃ （９０％）＋Ｃｒ（１０％）：ｌ型母
材材料として型母材を作シ、該母材の成形面に炭化タン
グステン−炭化クロム層を形成して、以下の通シ本発明
による型部材を製造した。また、比較のために、上記型
母材の成形面に層を形成しない型部材、超硬合金（ＷＣ
（９０％）＋Ｃｏ（１０％）、ｌ 型母材材料とした型
部材及び焼結ＳＩＣｆ！：母材材料とした型部材を製造
した。製造した型部材の一覧弐を第１倶に示す。尚、第
１表において、／１６１は本発明実施例であシ、４２．
、％３及び慮４は比較例である。
材材料として型母材を作シ、該母材の成形面に炭化タン
グステン−炭化クロム層を形成して、以下の通シ本発明
による型部材を製造した。また、比較のために、上記型
母材の成形面に層を形成しない型部材、超硬合金（ＷＣ
（９０％）＋Ｃｏ（１０％）、ｌ 型母材材料とした型
部材及び焼結ＳＩＣｆ！：母材材料とした型部材を製造
した。製造した型部材の一覧弐を第１倶に示す。尚、第
１表において、／１６１は本発明実施例であシ、４２．
、％３及び慮４は比較例である。
第１表
先ず、型母材材料を切削加工し、次いで成形光学素子の
機能面（光学面）に対応する成形面を所望の表面精度に
加工した。型母材の成形面は凹面であシ、先ずダイヤモ
ンド砥石による研削で所望の曲率に加工した。
機能面（光学面）に対応する成形面を所望の表面精度に
加工した。型母材の成形面は凹面であシ、先ずダイヤモ
ンド砥石による研削で所望の曲率に加工した。
次に、上記屑１については、第４図に示される装置を用
いて浸炭法によシ型母材の成形面上に炭化タングステン
−炭化クロム層を形成した。
いて浸炭法によシ型母材の成形面上に炭化タングステン
−炭化クロム層を形成した。
第４図において、５１は炉でちゃ、５２はヒーターであ
シ、５３はステンレス製容器であり、５４は浸炭剤であ
シ、５５は型母材であシ、５６は温度センサーである。
シ、５３はステンレス製容器であり、５４は浸炭剤であ
シ、５５は型母材であシ、５６は温度センサーである。
炭化タングステン−炭化クロム層の形成時には、上記の
様にして得られた型母材５５をステンレス製容器５３内
に置いた後、炉内温度８００℃で２時間保持して浸炭処
理を行った。
様にして得られた型母材５５をステンレス製容器５３内
に置いた後、炉内温度８００℃で２時間保持して浸炭処
理を行った。
次に、浸炭処理された型母材を鏡面加工した。
得られた型部材の表面には第３図に示すような炭化タン
グステン−炭化クロム層が形成されていることがＸ線回
折によシ確認された。炭化タングステン−炭化クロム層
の厚さは約１μｍであった。
グステン−炭化クロム層が形成されていることがＸ線回
折によシ確認された。炭化タングステン−炭化クロム層
の厚さは約１μｍであった。
次に１以上の様にして製造された型部材を用いて、光学
ガラスのプレス成形を行なった。
ガラスのプレス成形を行なった。
第５図はプレス成形に用いた装置を示す断面図である。
第５図において、１は密閉容器であり、２はその蓋であ
シ、３，４は光学素子（両凸レンズ〕を成形するための
上記型部材であυ、３は上型部材であり、４は下型部材
である。５は上型押えであシ、６は胴型部材であυ、７
は型ホルダーであｐ、８はヒーターであり、９は下型突
き上げ棒であシ、１０は該棒を駆動させるエアーシリン
ダーである。
シ、３，４は光学素子（両凸レンズ〕を成形するための
上記型部材であυ、３は上型部材であり、４は下型部材
である。５は上型押えであシ、６は胴型部材であυ、７
は型ホルダーであｐ、８はヒーターであり、９は下型突
き上げ棒であシ、１０は該棒を駆動させるエアーシリン
ダーである。
１１は油回転ポンプであ〕、１２，１３，１４はパルプ
であシ、１５は窒素ガス導入パイプであり、１６はパル
プであり、１７は排出／４’イブであシ、１８はパルプ
であ、９．１９は温度センサーでアシ、２０は水冷パイ
プであシ、２１は密閉容器１の台である。
であシ、１５は窒素ガス導入パイプであり、１６はパル
プであり、１７は排出／４’イブであシ、１８はパルプ
であ、９．１９は温度センサーでアシ、２０は水冷パイ
プであシ、２１は密閉容器１の台である。
フリント系光学ガラス（５Ｆ１４ 、軟化点５ｐ＝５８
６℃、ガラス転移点Ｔｇ ＝ ４８５℃）を所定重量の
球形状として成形のためのブランクを作成した。
６℃、ガラス転移点Ｔｇ ＝ ４８５℃）を所定重量の
球形状として成形のためのブランクを作成した。
密閉容器１の蓋２を開き、上型部材３及び上型押え５を
取外して下型部材４上罠上記ブランクを載せて、上型部
材３及び上型押え５を取付けた。
取外して下型部材４上罠上記ブランクを載せて、上型部
材３及び上型押え５を取付けた。
更に蓋２を閉じてから、水冷パイプ２０に水を流し、ヒ
ーター８に通電した。この時、窒素ガス用パルプ１６、
パルプ１８及び排気系パルプ１２゜１３．１４を閉じて
おいた。次に、油回転ポンプ１１を作動させ、パルプ１
２を開き、容器１内を排気した。容器１内の真９度が１
０′４Ｔｏｒｒとなった後に、パルプ１２を閉じ、パル
プ１６．１８を開いて窒素ガスをゴンペから密閉容器１
内へと導入した。所定温度になった後にエアーシリンダ
ー１０を作動させて１０ ’Ｑ／ｃｍ”の圧力で５分間
プレス成形を行なった。加圧力を除去し、め５℃／分の
速度でガラス転移点以下【なるまで冷却し、その後２０
℃／分以上の速度で冷却を行ない、温度が２００℃以下
に下った後に、パルプ１６．１８を閉じ、リークパルプ
１３を開いて密閉容器１内に空気を導入した。次に、蓋
２を開き、上型部材３及び上型押え５を取外して成形済
光学素子を取出した。
ーター８に通電した。この時、窒素ガス用パルプ１６、
パルプ１８及び排気系パルプ１２゜１３．１４を閉じて
おいた。次に、油回転ポンプ１１を作動させ、パルプ１
２を開き、容器１内を排気した。容器１内の真９度が１
０′４Ｔｏｒｒとなった後に、パルプ１２を閉じ、パル
プ１６．１８を開いて窒素ガスをゴンペから密閉容器１
内へと導入した。所定温度になった後にエアーシリンダ
ー１０を作動させて１０ ’Ｑ／ｃｍ”の圧力で５分間
プレス成形を行なった。加圧力を除去し、め５℃／分の
速度でガラス転移点以下【なるまで冷却し、その後２０
℃／分以上の速度で冷却を行ない、温度が２００℃以下
に下った後に、パルプ１６．１８を閉じ、リークパルプ
１３を開いて密閉容器１内に空気を導入した。次に、蓋
２を開き、上型部材３及び上型押え５を取外して成形済
光学素子を取出した。
第６図はプレス成形時のガラスの温度変化を示す図であ
る。
る。
以上の様なプレス成形の前後における型部材３゜４の成
形面の光面粗さ及び成形された光学素子の光学面の表面
粗さ、ならびに成形光学素子と型部材３，４との離型性
について第２表に示す。
形面の光面粗さ及び成形された光学素子の光学面の表面
粗さ、ならびに成形光学素子と型部材３，４との離型性
について第２表に示す。
第２表
次に、融着発生のない４１．Ａｉ２及びム３について、
同一型部材を用いて１００００回のプレス成形を行ない
、２００回、１０００回、５０００回、１００００回後
における型部材３，４の成形面の表面粗さ及び成形され
た光学素子の光学面の表面粗さについて第３表に示す。
同一型部材を用いて１００００回のプレス成形を行ない
、２００回、１０００回、５０００回、１００００回後
における型部材３，４の成形面の表面粗さ及び成形され
た光学素子の光学面の表面粗さについて第３表に示す。
以上の様に、本発明実施例においては、繰返しプレス成
形に使用しても良好な表面精度を十分に維持でき、良好
な表面精度の光学素子が成形できた。
形に使用しても良好な表面精度を十分に維持でき、良好
な表面精度の光学素子が成形できた。
上記実施例では成形される光学ガラスとしてフリント系
のものが用いられているが、その他のクラウン系等のガ
ラスについても同様に良好な精度での成形が可能である
。
のものが用いられているが、その他のクラウン系等のガ
ラスについても同様に良好な精度での成形が可能である
。
以上の様な本発明によれば、型母材の成形面に炭化タン
グステン−炭化クロム層を形成することにより、繰返し
プレス成形に際し精度劣化が少なく寿命が長い光学素子
成形用型部材が提供される。
グステン−炭化クロム層を形成することにより、繰返し
プレス成形に際し精度劣化が少なく寿命が長い光学素子
成形用型部材が提供される。
また１本発明型部材は、用いた型母材の加工性が良好で
あるので、製造が容易である。
あるので、製造が容易である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による型部材の一実施例を示す概略断面
図である。 第２図は本発明に用いる型部材の浸炭処理前の成形面の
拡大断面図である。 第３図は本発明による型部材の浸炭処理後の成形面の拡
大断面図である。 第４図は本発明による型部材の製造において炭化タング
ステン−炭化クロム層の形成に使用される装置を示す図
である。 第５図は光学素子のプレス成形装置の断面図である。 第６図はプレス成形時のガラスの温度変化を示す図であ
る。 ３．４：型部材、３０二型母材、３１：炭化タングステ
ン−炭化クロム層、４１；炭化タングステン粒子、４２
ニクロム、４３：炭化クロム、５５：型部材。 代理人 弁理士 山 下 穣 平 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 力０尺 Ｈ今 Ｍ Ｃ分）
図である。 第２図は本発明に用いる型部材の浸炭処理前の成形面の
拡大断面図である。 第３図は本発明による型部材の浸炭処理後の成形面の拡
大断面図である。 第４図は本発明による型部材の製造において炭化タング
ステン−炭化クロム層の形成に使用される装置を示す図
である。 第５図は光学素子のプレス成形装置の断面図である。 第６図はプレス成形時のガラスの温度変化を示す図であ
る。 ３．４：型部材、３０二型母材、３１：炭化タングステ
ン−炭化クロム層、４１；炭化タングステン粒子、４２
ニクロム、４３：炭化クロム、５５：型部材。 代理人 弁理士 山 下 穣 平 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 力０尺 Ｈ今 Ｍ Ｃ分）
Claims (2)
- （１）光学素子成形用型部材において、型母材の少なく
とも成形面は炭化タングステンとその結合相としての炭
化クロムとからなる混合体により形成されていることを
特徴とする、光学素子成形用型部材。 - （２）前記型母材が炭化タングステンとその結合相とし
てのクロムとからなる超硬合金である、特許請求の範囲
第１項記載の光学素子成形用型部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33046887A JPH01172542A (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | 光学素子成形用型部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33046887A JPH01172542A (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | 光学素子成形用型部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01172542A true JPH01172542A (ja) | 1989-07-07 |
Family
ID=18232963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33046887A Pending JPH01172542A (ja) | 1987-12-26 | 1987-12-26 | 光学素子成形用型部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01172542A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5223350A (en) * | 1988-07-15 | 1993-06-29 | Toshiba Tungaloy Co., Ltd. | Mold material for molding of an optical part and process for producing the same |
-
1987
- 1987-12-26 JP JP33046887A patent/JPH01172542A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5223350A (en) * | 1988-07-15 | 1993-06-29 | Toshiba Tungaloy Co., Ltd. | Mold material for molding of an optical part and process for producing the same |
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