JPH02208229A - 光学素子成形用型の製造方法 - Google Patents
光学素子成形用型の製造方法Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
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- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
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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、光学素子成形用型の製造方法に関する。
従来、ガラス製光学素子を成形する光学素子成形用型（
以下単に「成形用型」という。）は、主に託を主成分と
した超硬合金やセラミックス等により型基材を形成し、
その成形面にセラミックコーティングを施したものであ
った。かかる成形用型を製造するには、金属またはセラ
ミック粉末を焼結してブロック状のかたまりとして、そ
れを研削または放電加工により所望形状とした後、その
成形面にセラミックコーティングを施していた。
以下単に「成形用型」という。）は、主に託を主成分と
した超硬合金やセラミックス等により型基材を形成し、
その成形面にセラミックコーティングを施したものであ
った。かかる成形用型を製造するには、金属またはセラ
ミック粉末を焼結してブロック状のかたまりとして、そ
れを研削または放電加工により所望形状とした後、その
成形面にセラミックコーティングを施していた。
一方、いわゆるハイブリッドレンズ（プラスチク）を成
形する成形用型の製造では、ステンレス鋼よりなる型基
材を切削加工により形成し、成形面にＮｉメツキを施し
た後、Ｎｉメツキ面に切削、研磨を行い、さらにＮｉメ
ツキ面にＣｒコーティングを施すものがある。ところが
、このようにして製造された成形用型は、ガラス製光学
素子を成形する型としては、型基材、 Ｎｉ膜、 Ｃｒ
膜ともに耐熱性に乏しく、セラミックコーティングを施
した前記成形用型に比して著しく寿命が短い。
形する成形用型の製造では、ステンレス鋼よりなる型基
材を切削加工により形成し、成形面にＮｉメツキを施し
た後、Ｎｉメツキ面に切削、研磨を行い、さらにＮｉメ
ツキ面にＣｒコーティングを施すものがある。ところが
、このようにして製造された成形用型は、ガラス製光学
素子を成形する型としては、型基材、 Ｎｉ膜、 Ｃｒ
膜ともに耐熱性に乏しく、セラミックコーティングを施
した前記成形用型に比して著しく寿命が短い。
このため、ガラス製光学素子を成形する成形用型には、
超硬合金やセラミックス等により型基材を形成するとと
もに成形面にセラミックコーティングを施したものが用
いられていた。
超硬合金やセラミックス等により型基材を形成するとと
もに成形面にセラミックコーティングを施したものが用
いられていた。
しかし、従来の成形用型の製造方法では、超硬合金やセ
ラミックス等からなる型基材の成形面を所定精度まで研
削、研磨加工を行うには、非球面または球面形状を問わ
ず、加工工数が多く、加工時間が長くなって、成形用型
が必然的に高価となってしまった。例えば、Ｐ−Ｖ値（
理想形状に対するうねりの最大、最小値）を０．１μｍ
程度とするのに、加工時間は７時間程度要していた。
ラミックス等からなる型基材の成形面を所定精度まで研
削、研磨加工を行うには、非球面または球面形状を問わ
ず、加工工数が多く、加工時間が長くなって、成形用型
が必然的に高価となってしまった。例えば、Ｐ−Ｖ値（
理想形状に対するうねりの最大、最小値）を０．１μｍ
程度とするのに、加工時間は７時間程度要していた。
特に、非球面形状を形成するには、超精密旋盤を用いる
ことが必須であり、研削加工によると型基材を所定形状
に仕上げるまでの機械の仕掛り時間が切削加工に比して
著しくなってしまった。また、非球面形状の場合、形状
精度が極めて厳しいために、頻繁に測定を行い、例えば
砥石の形状、砥石の種類、切込速度、回転速度等を変え
ながら再研削を繰り返して行う。このため、近似形状と
なってから後の高精度の加工にも超時間要していた。す
なわち、研削加工は切削加工に比べて加工速度が遅いの
で、研削加工による非球面または球面の形成はできるだ
け減らして、切削加工による加工時間の短縮化を図るこ
とが望ましい。
ことが必須であり、研削加工によると型基材を所定形状
に仕上げるまでの機械の仕掛り時間が切削加工に比して
著しくなってしまった。また、非球面形状の場合、形状
精度が極めて厳しいために、頻繁に測定を行い、例えば
砥石の形状、砥石の種類、切込速度、回転速度等を変え
ながら再研削を繰り返して行う。このため、近似形状と
なってから後の高精度の加工にも超時間要していた。す
なわち、研削加工は切削加工に比べて加工速度が遅いの
で、研削加工による非球面または球面の形成はできるだ
け減らして、切削加工による加工時間の短縮化を図るこ
とが望ましい。
ところが、切削加工では、型基材の加工が難しい。また
、切削加工により加工可能な材料は、部の金属および合
金に限定され、しかもそれらは低硬度で耐熱性に乏しい
ものがほとんどであり、特にガラス製光学素子の成形に
は不向きであった。
、切削加工により加工可能な材料は、部の金属および合
金に限定され、しかもそれらは低硬度で耐熱性に乏しい
ものがほとんどであり、特にガラス製光学素子の成形に
は不向きであった。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので
、ガラス製光学素子の成形に耐え得る成形用型を加工時
間を短くして安価に製造できる成形用型の製造方法を提
供することを目的とする。
、ガラス製光学素子の成形に耐え得る成形用型を加工時
間を短くして安価に製造できる成形用型の製造方法を提
供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、セラミックス、
サーメットまたは高融点金属のいずれかよりなる型基材
の少なくとも成形面を金属膜で被覆した後、その金属膜
を切削加工により所望形状に加工し、次に金属膜の少な
くとも表面をセラミック化して光学素子成形用型を製造
することとした。
サーメットまたは高融点金属のいずれかよりなる型基材
の少なくとも成形面を金属膜で被覆した後、その金属膜
を切削加工により所望形状に加工し、次に金属膜の少な
くとも表面をセラミック化して光学素子成形用型を製造
することとした。
例えば、第１図に示すように、セラミックス。
サーメットまたは高融点金属よりなる型基材１を、その
成形面１ａが所望形状に近い形状となるまで研削または
放電加工する。このときの形状精度（Ｐ−Ｖ値）は、数
μｍ〜数百μｍのオーダーでよく、比較的短時間にして
加工形状を得ることができる。次に、第２図に示すよう
に、型基材１の成形面１ａに対してメツキ イオンブレ
ーティングスパックリング等の成膜方法により切削可能
な金属膜２を少なくとも５μｍ以上の膜厚で被覆する。
成形面１ａが所望形状に近い形状となるまで研削または
放電加工する。このときの形状精度（Ｐ−Ｖ値）は、数
μｍ〜数百μｍのオーダーでよく、比較的短時間にして
加工形状を得ることができる。次に、第２図に示すよう
に、型基材１の成形面１ａに対してメツキ イオンブレ
ーティングスパックリング等の成膜方法により切削可能
な金属膜２を少なくとも５μｍ以上の膜厚で被覆する。
ここで、切削可能な金属膜２は、例えばＷ、＾１Ｍｏ、
Ｔａ、 Ｉｆ、 Ｎｉ、 １Ｊｉ−Ｐｄ合金、 Ａｆ
ｆｉ−Ｎｉ合金、 Ｎｉ−Ｉｒ合金、 Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍ
ｏ合金、 Ｎ１−Ｃｒ−Ａ １合金等が用いられる。
Ｔａ、 Ｉｆ、 Ｎｉ、 １Ｊｉ−Ｐｄ合金、 Ａｆ
ｆｉ−Ｎｉ合金、 Ｎｉ−Ｉｒ合金、 Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍ
ｏ合金、 Ｎ１−Ｃｒ−Ａ １合金等が用いられる。
その後、第３図に示すように、金属膜２の表面を切削加
工により非球面２球面、その他の光学的な所望の成形面
となるように加工する。次に、第４図に示すように、例
えばイオン注入法により、金属膜２の表面にＮ”、Ｏ”
、Ｃ”、Ｃ）ｌ”等のイオンを注入し、その表面（実際
には、約１μｍの深さまで）をセラミック化させ、ガラ
ス製光学素子の成形に使用可能な成形用型を得る。
工により非球面２球面、その他の光学的な所望の成形面
となるように加工する。次に、第４図に示すように、例
えばイオン注入法により、金属膜２の表面にＮ”、Ｏ”
、Ｃ”、Ｃ）ｌ”等のイオンを注入し、その表面（実際
には、約１μｍの深さまで）をセラミック化させ、ガラ
ス製光学素子の成形に使用可能な成形用型を得る。
特に、型基材１を高融点金属（例えばＷ、Ｍ。
Ｔａ、 Ｎ１−Ｃｒ−Ａ Ｅ合金等）、により形成する
場合にあっては、型基材１の加工を研削または放電加工
に代えて形状精度の粗な切削加工とすることもできる。
場合にあっては、型基材１の加工を研削または放電加工
に代えて形状精度の粗な切削加工とすることもできる。
上記構成の成形用型の製造方法においては、高精度な面
形状のセラミックス面を得るために、切削加工により金
属膜を形状精度（ｐ−ｖ値）がサブミクロンオーダーの
最終形状とし、その後にイオン注入等でセラミック化を
図ることにしている。
形状のセラミックス面を得るために、切削加工により金
属膜を形状精度（ｐ−ｖ値）がサブミクロンオーダーの
最終形状とし、その後にイオン注入等でセラミック化を
図ることにしている。
したがって、従来のようにセラミック基材等を直接研削
、研磨加工する場合よりも、コスト面および品質面とも
に有利となる。
、研磨加工する場合よりも、コスト面および品質面とも
に有利となる。
（第１実施例）
型基材を託により形成し、その成形面をダイヤモンド砥
石により数μｍオーダーの精度（ｐ−ｖ値で約５〜６μ
ｍ）で比較的平滑に仕上げた（加工時間として約２時間
程度）。その後、この型基材の成形面に、イオンブレー
ティングにより、Ｗよりなる金属膜を約１０μｍの厚さ
で被覆した。
石により数μｍオーダーの精度（ｐ−ｖ値で約５〜６μ
ｍ）で比較的平滑に仕上げた（加工時間として約２時間
程度）。その後、この型基材の成形面に、イオンブレー
ティングにより、Ｗよりなる金属膜を約１０μｍの厚さ
で被覆した。
そして、この金属膜に対して超精密切削加工を施し、成
形用型としての最終形状に仕上げた（ＰＶ値として０．
１μｍ程度）。次に、高周波炉を用いた窒化処理を行い
、金属膜の表面（成形用型の成形面）にＷＮを形成させ
た。
形用型としての最終形状に仕上げた（ＰＶ値として０．
１μｍ程度）。次に、高周波炉を用いた窒化処理を行い
、金属膜の表面（成形用型の成形面）にＷＮを形成させ
た。
このようにして得られた成形用型は、比較的安価で、傷
等も発生しに（（、成形レンズ面の面品質も向上させる
ことができた。
等も発生しに（（、成形レンズ面の面品質も向上させる
ことができた。
本実施例における成形用型の製造コストは、甑系焼結体
を研削、研磨で形状を仕上げ、ＷＮをイオンブレーティ
ング処理する従来法の製造コストに比べて安価であった
。
を研削、研磨で形状を仕上げ、ＷＮをイオンブレーティ
ング処理する従来法の製造コストに比べて安価であった
。
（第２実施例）
型基材をＷＣ−ＮｉＣｒ系合金により形成し、その成形
面を放電加工により粗加工（ｐ−ｖ値で約１０μｍ）シ
た。その後、この型基材の成形面に、Ｎｉ−Ｐｄメツキ
よりなる金属膜を約１５μｍの厚さで被覆した。そして
、この金属膜に対して切削加工を施し、高精度な球面加
工を行った（切削代ｍａｘ１０μｍ）。次に、その金属
膜に対し、イオン注入装置によりＮ゛のイオンを加速電
圧１５０ｋｖにてＩ Ｘ １０ ”ｄｏｓｅ／ｃ＋ｆｌ
注入し、さらに４０ｋＶにて５Ｘ １０１７ｄｏｓｅ／
ｃＪ注入した。これによって、旧−Ｎからなるセラミッ
ク膜が成形面に形成された。
面を放電加工により粗加工（ｐ−ｖ値で約１０μｍ）シ
た。その後、この型基材の成形面に、Ｎｉ−Ｐｄメツキ
よりなる金属膜を約１５μｍの厚さで被覆した。そして
、この金属膜に対して切削加工を施し、高精度な球面加
工を行った（切削代ｍａｘ１０μｍ）。次に、その金属
膜に対し、イオン注入装置によりＮ゛のイオンを加速電
圧１５０ｋｖにてＩ Ｘ １０ ”ｄｏｓｅ／ｃ＋ｆｌ
注入し、さらに４０ｋＶにて５Ｘ １０１７ｄｏｓｅ／
ｃＪ注入した。これによって、旧−Ｎからなるセラミッ
ク膜が成形面に形成された。
このようにして得られた成形用型は、イオン注入をせず
に上記と同様にして製造した成形用型に比べて、硬度お
よび耐熱性（約５５０°Ｃまで）の向上が確認された。
に上記と同様にして製造した成形用型に比べて、硬度お
よび耐熱性（約５５０°Ｃまで）の向上が確認された。
また、ガラス成形を実施した後にその成形面を比較した
場合、本実施例によるものでは面精度の劣化が１／２以
下（Ｒ□８〈０．０７μｍ）に抑えられたのに対し、イ
オン注入しないものではＲ、、Ｘ＞ ０．１４μｍ以上
になっていた。
場合、本実施例によるものでは面精度の劣化が１／２以
下（Ｒ□８〈０．０７μｍ）に抑えられたのに対し、イ
オン注入しないものではＲ、、Ｘ＞ ０．１４μｍ以上
になっていた。
一方、本実施例における製造コストは、イオン注入しな
い場合に比べて１．２〜１．３倍程度のコストアップに
とどまっており、ＷＣ−ＮｉＣｒ系合金の型基材を研磨
した後にＮ１−Ｎ膜を被覆する従来法に比べると形状加
工コストが１／２以下となり、イオン注入のコストを付
加しても全体として安価となる。
い場合に比べて１．２〜１．３倍程度のコストアップに
とどまっており、ＷＣ−ＮｉＣｒ系合金の型基材を研磨
した後にＮ１−Ｎ膜を被覆する従来法に比べると形状加
工コストが１／２以下となり、イオン注入のコストを付
加しても全体として安価となる。
（第３実施例）
型基材をＳｉＣにより形成し、その成形面を研削加工に
より粗加工して所定の非球面形状に近似した形状とした
。その後、この型基材の成形面に、ＣＶＤ法によりＳｕ
Ｃを５μｍ厚で被覆し、さらにイオンブレーティング法
によりｌの金属膜を１５μｍの厚さで被覆した。 そし
て、この金属膜に対して切削加工を施し、超高精度な所
望の非球面形状に加工した。次に、その金属膜に対し、
イオン注入装置により○“のイオンを加速電圧１５０ｋ
ｖにてＩ Ｘ １０１６ｄｏｓｅ／ｃｔＡ程度注入し、
続けてＮ”のイオンを加速電圧６ＱｋＶにて５ Ｘ １
０ ”ｄｏｓｅ／ｃ＋ｆｌ注入した。これによって、最
表面から約３００人の深さまではＩｌｊ！２０ｘを主と
し、約３００人の深さから約３０００人の深さまではＡ
Ｉ Ｎ（ｈｅｘａｇｏｎａｌ）を主とし、約３０００
人から約８０００人の深さまではＡＩ！、ｚＯｓを主と
した層が形成された。
より粗加工して所定の非球面形状に近似した形状とした
。その後、この型基材の成形面に、ＣＶＤ法によりＳｕ
Ｃを５μｍ厚で被覆し、さらにイオンブレーティング法
によりｌの金属膜を１５μｍの厚さで被覆した。 そし
て、この金属膜に対して切削加工を施し、超高精度な所
望の非球面形状に加工した。次に、その金属膜に対し、
イオン注入装置により○“のイオンを加速電圧１５０ｋ
ｖにてＩ Ｘ １０１６ｄｏｓｅ／ｃｔＡ程度注入し、
続けてＮ”のイオンを加速電圧６ＱｋＶにて５ Ｘ １
０ ”ｄｏｓｅ／ｃ＋ｆｌ注入した。これによって、最
表面から約３００人の深さまではＩｌｊ！２０ｘを主と
し、約３００人の深さから約３０００人の深さまではＡ
Ｉ Ｎ（ｈｅｘａｇｏｎａｌ）を主とし、約３０００
人から約８０００人の深さまではＡＩ！、ｚＯｓを主と
した層が形成された。
このようにして得られた成形用型は、前記各実施例と同
様にして耐熱性および耐酸性化性に優れ、高硬度な表層
が形成されており、ガラス成形に最適なものである。表
面粗さは、Ｒｆｉ、、０．０４５μｍであった。また、
本実施例における製造コストは、前記各実施例と同様に
安価であった。
様にして耐熱性および耐酸性化性に優れ、高硬度な表層
が形成されており、ガラス成形に最適なものである。表
面粗さは、Ｒｆｉ、、０．０４５μｍであった。また、
本実施例における製造コストは、前記各実施例と同様に
安価であった。
第５図に従来加工によるコスト割合と本発明加工（イオ
ン注入によるセラミック化の場合）によるコスト割合と
の比較を示す。第５図から判るように、本発明によれば
、イオン注入工程は増えるものの、全体として約３０％
のコスト低減を図ることができる。また、仕上げ加工の
みの比較では、従来：本発明−１０：３〜５である。
ン注入によるセラミック化の場合）によるコスト割合と
の比較を示す。第５図から判るように、本発明によれば
、イオン注入工程は増えるものの、全体として約３０％
のコスト低減を図ることができる。また、仕上げ加工の
みの比較では、従来：本発明−１０：３〜５である。
以上のように、本発明の成形用型の製造方法によれば、
イオン注入工程は増えるものの、切削加工を適用するこ
ととしたので、成形用型の形状加工工数は従来の約１／
２〜１／３に低減され、全体として型製作工数の低減が
可能となって、安価にして実用的なガラス製光学素子成
形用型を製造することができる。
イオン注入工程は増えるものの、切削加工を適用するこ
ととしたので、成形用型の形状加工工数は従来の約１／
２〜１／３に低減され、全体として型製作工数の低減が
可能となって、安価にして実用的なガラス製光学素子成
形用型を製造することができる。
第１図から第４図までは本発明の製造方法の各工程を示
すもので、第１図は型基材の加工工程を示す縦断面図、
第２図は金属膜の被覆工程を示す縦断面図、第３図は金
属膜に対する切削工程を示す縦断面図、第４図はイオン
注入工程を示す縦断面図、第５図は加工コストの比較を
示す図である。 １・・・型基材 １ａ・・・成形面 ２・・・金属膜
すもので、第１図は型基材の加工工程を示す縦断面図、
第２図は金属膜の被覆工程を示す縦断面図、第３図は金
属膜に対する切削工程を示す縦断面図、第４図はイオン
注入工程を示す縦断面図、第５図は加工コストの比較を
示す図である。 １・・・型基材 １ａ・・・成形面 ２・・・金属膜
Claims (1)
- （１）セラミックス、サーメットまたは高融点金属のい
ずれかよりなる型基材の少なくとも成形面を金属膜で被
覆した後、その金属膜を切削加工により所望形状に加工
し、次に金属膜の少なくとも表面をセラミック化するこ
とを特徴とする光学素子成形用型の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3076089A JP2662286B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | 光学素子成形用型の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3076089A JP2662286B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | 光学素子成形用型の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02208229A true JPH02208229A (ja) | 1990-08-17 |
| JP2662286B2 JP2662286B2 (ja) | 1997-10-08 |
Family
ID=12312643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3076089A Expired - Fee Related JP2662286B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-02-09 | 光学素子成形用型の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2662286B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016507460A (ja) * | 2013-01-21 | 2016-03-10 | コーニング インコーポレイテッド | 光学品質ガラス成形用高純度ニッケル金型及びこの金型を用いるガラス板成形方法 |
-
1989
- 1989-02-09 JP JP3076089A patent/JP2662286B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016507460A (ja) * | 2013-01-21 | 2016-03-10 | コーニング インコーポレイテッド | 光学品質ガラス成形用高純度ニッケル金型及びこの金型を用いるガラス板成形方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2662286B2 (ja) | 1997-10-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |