JPH0255511B2 - - Google Patents

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JPH0255511B2
JPH0255511B2 JP30644387A JP30644387A JPH0255511B2 JP H0255511 B2 JPH0255511 B2 JP H0255511B2 JP 30644387 A JP30644387 A JP 30644387A JP 30644387 A JP30644387 A JP 30644387A JP H0255511 B2 JPH0255511 B2 JP H0255511B2
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JP
Japan
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optical
molding
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Takanobu Shiokawa
Hiroshi Sone
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Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
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    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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    • C03B11/06—Construction of plunger or mould
    • C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
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    • 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
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    • C03B2215/08—Coated press-mould dies
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、例えばレンズ、プリズム及びその
他の光学素子を押圧成形により作製する際に用い
られる光学素子用成形型の作製方法に関する。
(従来の技術) 例えばレンズ等の光学ガラスから成る光学素子
を作製するための方法として、加熱炉中で軟化さ
せた光学素子形成用材料(以下、単に光学材料と
称する場合も有る。)を押圧して成形する方法が
広く知られている。この方法では、転移点以上の
温度に加熱して軟化せしめた光学材料を、例え
ば、上型と下型とから成る成形型で押圧成形して
光学素子を作製する。従つて、光学材料を直接研
磨して行なわれる方法に比して、上述の方法は
個々の製品の品質が高い再現性を有し、量産性に
優れた製造技術として注目されている。
上述した方法に用いるための光学素子用成形型
(以下、単に成形型と称する場合も有る。)を構成
する型材料として、例えば特開昭52−45613号公
報及び特開昭60−195026号公報に開示される技術
ではカーバイド系の化合物、特開昭59−123631号
公報では炭化タングステンとコバルトとを主成分
とする材料、または窒化シリコン(SiNx)やそ
の他、種々の超硬合金が知られている。即ち、例
えば光学ガラスのような軟化する温度が比較的高
い光学材料を用いて、上述の押圧成形により光学
素子を作製する場合、高温条件での硬度低下が低
い超硬合金により成形型を構成する。このような
材料から成る母材を、例えば球面創成機(カーブ
ジエネレーター)等の工作機械を用いて直接研磨
加工し、設計に応じた曲率で光学素子を製造する
ための有効成形面を形成して成形型が作製され
る。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上述した従来の光学素子成形型
の作製方法では、当該成形型の有効成形面の加工
性に乏しい超硬合金から成る母材を研磨すること
により行なわれる。これがため、特に、上述した
有効成形面を非球面として形成する必要が有る場
合、極めて硬い母材を研削及び研磨することは非
常に困難であるという問題点が有つた。
これに対して、例えばプラスチツク等の、軟化
する温度が低い光学材料では、比較的加工性に優
れた母材が用いられているが、係る材料では光学
ガラスのように軟化する温度が比較的高い光学材
料の押圧成形に耐え得る成形型が得られないとい
う問題が有る。
この発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑
み、例えば光学ガラスのような軟化する温度の高
い光学材料に用いる成形型であつても、光学素子
の設計に応じた有効成形面を高精度で形成するこ
とが可能な光学素子用成形型の作製方法を提供す
ることに有る。
(問題点を解決するための手段) この目的の達成を図るため、この発明の光学素
子用成形型によれば、 加熱により軟化した光学素子形成用材料を押圧
成形して光学素子を形成するための有効成形面を
有する光学素子用成形型を作製するに当り、 マスター型の、少なくとも、上述の有効成形面
に対応する曲面に第一電鋳層を成長させて形成す
る工程と、 上述した第一電鋳層の上側に芯材を載置した
後、当該第一電鋳層と芯材との表面上に第二電鋳
層を成長させて形成する工程と を含むことを特徴としている。
(作用) この発明の光学素子用成形型の作製方法の構成
によれば、有効成形面を電鋳層として形成するた
め、光学素子の設計に応じた曲面の形成が容易と
なり、かつ実質的に同一な有効成形面を有する複
数の成形型を繰り返し作製することができる。
(実施例) 以下、図面を参照して、この発明の光学素子用
成形型の作製方法の実施例につき説明する。尚、
以下の説明で参照する図面は、この発明の理解が
容易となる程度に概略的に示してあるにすぎず、
この発明は、これら図示例にのみ限定されるもの
ではない。また、以下の説明において、この発明
の理解を容易とするため、数値的条件、形状、材
料、配置関係またはその他特定の条件の下で説明
するが、この発明は、これら特定の条件にのみ限
定されるものではないことを理解されたい。
まず始めに、この実施例の作製方法で用いたマ
スター型の作製につき説明する。
この発明の方法で用いるマスター型は、光学素
子の押圧成形で有効成形面を担う第一電鋳層を堆
積し得るものである。これがため、当該マスター
型を構成する材料の要件としては、 電鋳による金属の堆積が可能である。
光学素子用成形型の有効成形面に対応する曲
面を形成するに当つて加工性に優れている。
といつた点が挙げられる。
このような要件を満たす材料として、例えばニ
ツケル、無酸素銅、リン青銅、鉛、アルミニウム
またはその他、種々のものが考えられるが、この
実施例では、ニツケルを用いてマスター型を構成
した場合につき説明する。
以下、第1図A〜Eを参照して、この発明の実
施例につき説明する。
第1図A〜Eは、この発明の実施例を説明する
ため、夫々の作製工程毎に、作製途中の光学素子
用成形型の概略的断面により示す説明図である。
まず始めに、ニツケルから成る型材料を超精密
旋盤で研削加工した後、研磨を行ない、第1図A
に示すような、曲面10を有するマスター型12
を得る。この曲面10は、所望とする光学素子の
形状と実質的に同一な凸形状として形成されるも
のであり、この実施例では非球面として形成し
た。
次に、上述のマスター型12を電解層中に浸漬
し、従来周知の電鋳法により所定の層厚と成るま
で電着して第一電鋳層14を被着形成する(第1
図B)。
ここで、上述した第一電鋳層14を構成する材
料につき説明する。
既に説明したように、この発明を適用して作製
される成形型は、例えばガラスを始めとする光学
材料を軟化させた状態で押圧成形するために用い
られる。これがため、上述の第一電鋳層14を構
成する材料の要件としては、光学素子の設計に応
じた光学材料の転移温度で充分な硬度(強度)を
維持することが必要となる。このような要件を満
たし、かつ前述したマスター型12(曲面10)
の表面に、電鋳法によつて堆積せしめることが可
能な物質の一例として、次のような種々の合金が
考えられる。
まず、第一電鋳層14の主成分として、約40重
量%以上のニツケルを含有せしめ、残りの約60重
量%未満(以下、残部と称する。)を、クロム
(Cr)、コバルト(Co)、モリブデン(Mo)、ニオ
ブ(Nb)、鉄(Fe)、チタン(Ti)、またはアル
ミニウム(Al)のうちから選ばれた1種類或い
は2種類以上の合金で構成する。この際上述した
残部を占めるために選ばれる7種類の金属は、以
下に記載する組成範囲内(但し、単位は第一電鋳
層における重量%により示す。)で含有せしめる
のが好適である。
0.5≦Cr≦30 0.5≦Co≦30 1.0≦Mo≦25 0.5≦Nb≦5.0 0.5≦Fe≦20 0.5≦Ti≦5.0 0.5≦Al≦6.0 このような組成の一例として、この実施例で
は、Niが約70重量%、Crが約20重量%及びCoが
約10重量%の電着液を電解槽に入れ、第1図Bに
示すような第一電鋳層14を形成した。
この第一電鋳層14がマスター型12の上側に
成長することによつて、前述の凸形状の球面10
に対応する凹形状の有効成形面16が形成される
こととなる。
続いて、第1図Bに示す状態のマスター型12
を電解層から取り出した後、形成された第一電鋳
槽14の上側に、補強を目的とする芯材18を載
置する。ここで、第一電鋳層14と同様に高温に
おける強度維持を考慮し、上述の芯材18をステ
ンレスにより構成した。また、芯材18と第一電
鋳層14との密着性を良好なものとするため、こ
れら2つの成分同士が当接する当該芯材18の一
方の面を予め研削研磨加工して、前述した曲面1
0に対する近似球面形状として行なつた。
然る後、マスター型12の上側に形成された第
一電鋳層14の上側に芯材18を載置した状態
で、前述の電着液を用いて再度電鋳を行ない、第
1図Cに示すような第二電鋳層20を形成して、
母材22を得る。
この第二電鋳層20の形成に当つては、前述の
第一電鋳層14と、この工程で得られる第二電鋳
層20とによつて、上述した芯材18が完全に包
囲されるまで行なうのが良い。換言すれば、この
ような第二電鋳層20の形成により、上述の芯材
18がインサート加工されることとなる。また、
第一電鋳層14の上に芯材18を載置せしめ、第
二電鋳層20を形成するに当り、当該第一電鋳層
14と芯材18との圧着またはその他の手段によ
つて、充分な密着性を有する母材22を得ること
ができる。
次に、マスター型12から上述した母材22を
取り外した後、後述する押圧成形装置に装着する
ための加工を母材22に対して行ない、第1図D
に示す、この発明の実施例としての光学素子用成
形型24が得られる。
この実施例では、実際の押圧成形に上述の工程
を経て得られた成形型24を用いた場合、当該成
形型24と成形後の光学素子との離型性、或いは
成形型24の耐酸化性を良好とするため、上述し
た成形型24の有効成形面16に薄膜26を被着
させた。この薄膜26の被着は白金Ptをターゲ
ツトとしてスパツタリング法によつて行ない、約
2(μm)の膜厚で均一な薄膜26が得られた(第
1図E)。
以下、上述した薄膜につき説明する。
従来、押圧成形により光学素子を成形するに当
り、酸化による成形型の劣化を防ぐため、成形型
を還元ガス雰囲気中で使用する技術が知られてい
る。上述した成形型の劣化は、成形型の有効成形
面16の変形をもたらす。従つて、この実施例で
は、当該有効成形面16に耐酸化性に優れた材料
を被着せしめ、成形型24の寿命を伸ばすと共
に、光学素子の製造に当つての離型性を高める構
成とした。
上述の目的を果す薄膜構成材料としては、前述
した白金(Pt)、または、金(Au)、ロジウム
(Rh)等を始めとする貴金属、或いは窒化チタン
(TiN)、アルミナ(Al2O3)、窒化珪素(Si3N4)
等のセラミツクス材料が考えられる。また、この
薄膜の被着技術として、夫々の物性に応じて、ス
パツタリング法、蒸着法、イオンプレーテイング
法等、任意好適な技術により薄膜を被着すれば良
い。
以下、図面を参照して、この発明により作製さ
れた成形型を実際に用いた光学素子の製造工程に
つき説明する。
第2図A〜Cは、この発明の実施例に係る成形
型により、非球面を有する凸レンズの製造工程の
説明に供する図である。これら図中、第1図Eを
参照して説明した成形型24及び薄膜26は、同
一の構成成分として包括的に示すと共に、上型と
しての成形型に24a、また、下型としての成形
型に24bの、夫々の符号を付して示してある。
これら2つの成形型は、いずれも第1図A〜Eを
参照して説明した。この発明の実施例により作製
されたものである。
第2図Aに示す押圧成形装置の構成につき簡単
に説明すれば、28a及び28bは押圧成形装置
の加熱路中に設けられた油圧シリンダを示し、上
側の油圧シリンダ28aに成形型24a、及び上
側の油圧シリンダ28bに成形型24bが各々装
着される。30は成形型24aまたは24bの温
度を測定するための熱電対を示し、当該熱電対3
0が上述の油圧シリンダ28a及び28bの夫々
に配設される。また、32は加熱炉内に設けられ
るヒーター、34は成形部、36は成形部に連通
するガス送入口を示す。
始めに、光学素子形成材料の一例として、光学
ガラス38(SFS01、小原光学硝子製;転移点
約393℃)を用意し、当該光学ガラス38を球形
に研磨加工する。この研磨加工に当り、重量を体
積に換算して体積調整を行なつた。
然る後、成形型24bの有効成形面を構成する
凹部の上側に、上述の体積調整を行なつた光学ガ
ラス38を載置し、成形部34を外気と隔絶し
て、成形型24a及び24bの温度を熱電対30
によつて測定しながら、当該両成形型の温度が約
420℃となるまで、ヒーター32により加熱を行
なう。この際、成形型24a及び24bの劣化を
軽減するため、前述したように、ガス送入口36
を介して成形部34に窒素ガスを導入し、還元性
雰囲気として加熱を行なつた。
続いて、上述の加熱により成形型24a及び2
4bの温度が約420℃に達した後、第2図Bから
も理解できるように、約80(Kg/cm2)の圧力で両
成形型同士を油圧シリンダ28a及び28bによ
り圧接させ、前述の光学ガラス38を押圧成形す
る。
続いて、ヒーター32を停止して押圧成形直後
の光学ガラス38と、成形型28a及び28bと
を放冷する。その後、熱電対30により、成形型
24a及び24bの温度が、用いた光学材料の転
移点よりも低いこと(約390℃以下)を確認した
時点で、当該押圧成形装置から成形品を取りだす
ことにより第2図Cに示すような光学素子40を
得る。
このようにして得られた光学素子40は、前述
したマスター型12に形成される曲面11と実質
的に同一の非球面を有し、この発明の方法により
作製された成形型が、極めて高精度に仕上がつて
いることが確認できた。
また、上述の成形型24a及び24bを用い
て、光学素子を繰り返し押圧成形したところ、高
い再現性を以つて光学素子を製造することができ
た。
以上、この発明の実施例につき、作製された成
形型を用いた光学素子の製造工程をも参照して説
明した。しかしながら、この発明の光学素子用成
形型の作製方法は上述の実施例にのみ限定される
ものではなく、数値的条件、形状、材料、配置関
係またはその他の条件は、この発明の目的の範囲
内で任意好適な設計の変更及び変形を行ない得る
こと明らかである。
(発明の効果) 上述した説明からも明らかなように、この発明
の光学素子用成形型の作製方法によれば、成形型
の有効成形面を電鋳層として形成する。これがた
め、光学素子の設計に応じた曲面の形成が容易な
加工性の高い材料から成るマスター型を利用して
成形型の有効成形面の形成が容易となり、かつ実
質的に同一な有効成形面を有する複数の成形型を
繰り返し作製することができる。
従つて、軟化する温度の高い光学材料であつて
も、光学素子の設計に応じた有効成形面を高精度
で形成することが可能となり、優れた光学素子用
成形型を簡単かつ容易に作製することにより、優
れた特性を有する光学素子を安価に提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図A〜Eは、この発明の実施例を説明する
ため、光学素子用成形型の作製工程毎の概略的な
断面により示す説明図、第2図A〜Cは、実施例
により作製された成形型の使用例を説明する図で
ある。 10……曲面(非球面)、12……マスター型、
14……第一電鋳層、16……有効成形面(非球
面)、18……芯材、20……第二電鋳層、22
……母材、24,24a,24b……光学素子用
成形型、26……薄膜、28a,28b……油圧
シリンダ、30……熱電対、32……ヒーター、
34……成形部、36……ガス送入口、38……
光学ガラス、40……光学素子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 加熱により軟化した光学素子形成用材料を押
    圧成形して光学素子を形成するための、有効成形
    面を有する光学素子用成形型を作製するに当り、 マスター型の、少なくとも、前記有効成形面に
    対応する曲面に第一電鋳層を堆積する工程と、 前記第一電鋳層の上側に芯材を載置した後、第
    二電鋳層を堆積する工程と を含むことを特徴とする光学素子用成形型の作製
    方法。
JP30644387A 1987-12-03 1987-12-03 光学素子用成形型の作製方法 Granted JPH01147084A (ja)

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JPH01147084A JPH01147084A (ja) 1989-06-08
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0449910U (ja) * 1990-09-04 1992-04-27

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JPH0449910U (ja) * 1990-09-04 1992-04-27

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