JPH0372017B2 - - Google Patents
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- JPH0372017B2 JPH0372017B2 JP23116282A JP23116282A JPH0372017B2 JP H0372017 B2 JPH0372017 B2 JP H0372017B2 JP 23116282 A JP23116282 A JP 23116282A JP 23116282 A JP23116282 A JP 23116282A JP H0372017 B2 JPH0372017 B2 JP H0372017B2
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- JP
- Japan
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- mold
- surface roughness
- molded
- lens
- molding
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Links
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/56—Coatings, e.g. enameled or galvanised; Releasing, lubricating or separating agents
-
- 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
-
- 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
- C03B11/12—Cooling, heating, or insulating the plunger, the mould, or the glass-pressing machine; cooling or heating of the glass in the mould
- C03B11/122—Heating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2011/00—Optical elements, e.g. lenses, prisms
-
- 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
- C03B2215/03—Press-mould materials defined by material properties or parameters, e.g. relative CTE of mould parts
-
- 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
- C03B2215/05—Press-mould die materials
- C03B2215/07—Ceramic or cermets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光学素子成形用型に関するものであ
る。
る。
レンズ、プリズム、フイルターなどの光学素子
は従来、多くはガラスの研摩処理によつて製造さ
れている。しかし、研摩処理には相当な時間と技
能を要するものである。また、非球面レンズを研
摩処理で製造するには一層高度の研摩技術が必要
でまた処理時間も長くならざるを得ないものであ
る。このような研摩処理による光学素子の製造方
法に対して、加熱加圧による成形によつて光学素
子を製造する方法がある。この成形方法によれ
ば、短時間に光学素子を製造することができ、ま
た、非球面レンズも球面レンズと同じように容易
且つ短時間に製造することができるものである
が、加熱加圧による成形方法においてもなお改善
されるべき問題点がある。それは、光学素子とし
て必要な表面精度を有する光学素子を型で作るの
は容易でなかつたことである。即ち、従来、この
型としてはグラフアイトやアルミナの焼結体が形
成されたものが多く使用されて来たが、これらの
型を用いた場合には、良好な表面精度を有する光
学素子を製造することができなかつた。本発明
は、型材を選択することによつて、良好な表面精
度を有する光学素子を製造できる型を提供するこ
とを主たる目的とする。
は従来、多くはガラスの研摩処理によつて製造さ
れている。しかし、研摩処理には相当な時間と技
能を要するものである。また、非球面レンズを研
摩処理で製造するには一層高度の研摩技術が必要
でまた処理時間も長くならざるを得ないものであ
る。このような研摩処理による光学素子の製造方
法に対して、加熱加圧による成形によつて光学素
子を製造する方法がある。この成形方法によれ
ば、短時間に光学素子を製造することができ、ま
た、非球面レンズも球面レンズと同じように容易
且つ短時間に製造することができるものである
が、加熱加圧による成形方法においてもなお改善
されるべき問題点がある。それは、光学素子とし
て必要な表面精度を有する光学素子を型で作るの
は容易でなかつたことである。即ち、従来、この
型としてはグラフアイトやアルミナの焼結体が形
成されたものが多く使用されて来たが、これらの
型を用いた場合には、良好な表面精度を有する光
学素子を製造することができなかつた。本発明
は、型材を選択することによつて、良好な表面精
度を有する光学素子を製造できる型を提供するこ
とを主たる目的とする。
本発明による光学素子成形用型は、サフアイア
から形成されていることを特徴とするものであ
る。即ち本発明は、サフアイアから形成された型
を使用することによつて、加熱加圧により高い表
面精度を有する光学素子を製造できる。前述のよ
うに、光学ガラス素子をつくる型として、従来、
グラフアイトから形成されたものが多く使用され
ているが、グラフアイトは多孔性であるために、
いかに研摩しても、光学ガラス素子として充分な
表面精度をもつ素子をつくるに充分な表面粗さの
内壁表面をもつ型を得ることができなかつたが、
本発明においては型としてサフアイア製のものを
使用することによつて、表面粗さ5/100μ以下の
内壁表面をもつ型を得ることができ、且つこのよ
うな表面粗さに正確に対応する表面精度をもつ光
学素子をつくることができる。従つて、本発明に
よる型の内壁の表面粗さは、通常、5/100μ以下、
特には3/100μ以下に設定されるのが好適である。
サフアイアは酸化アルミニウムの単結晶であるの
で、表面が緻密で研摩により良好な鏡面が得られ
るものであり、型として成形したときには高い表
面精度を容易に得ることができる。
から形成されていることを特徴とするものであ
る。即ち本発明は、サフアイアから形成された型
を使用することによつて、加熱加圧により高い表
面精度を有する光学素子を製造できる。前述のよ
うに、光学ガラス素子をつくる型として、従来、
グラフアイトから形成されたものが多く使用され
ているが、グラフアイトは多孔性であるために、
いかに研摩しても、光学ガラス素子として充分な
表面精度をもつ素子をつくるに充分な表面粗さの
内壁表面をもつ型を得ることができなかつたが、
本発明においては型としてサフアイア製のものを
使用することによつて、表面粗さ5/100μ以下の
内壁表面をもつ型を得ることができ、且つこのよ
うな表面粗さに正確に対応する表面精度をもつ光
学素子をつくることができる。従つて、本発明に
よる型の内壁の表面粗さは、通常、5/100μ以下、
特には3/100μ以下に設定されるのが好適である。
サフアイアは酸化アルミニウムの単結晶であるの
で、表面が緻密で研摩により良好な鏡面が得られ
るものであり、型として成形したときには高い表
面精度を容易に得ることができる。
然して、サフアイアは、線膨張係数が5.3×
10-6でフリント系光学ガラス（SF14）の8.2×
10-6より小さく焼きじめが起らないこと、ガラス
が型にくつつかないこと（離型性がよいこと）、
融点が高いこと（2050℃）、及び前述した様に焼
結した材料で問題になる粒界がないため最も高い
表面精度を得られることというような利点をも
つ。サフアイアは工業的に種々の方法によつて製
造されるが、その代表的な製造方法を挙げると、
サフアイアの単結晶くずや高純度アルミナ焼結体
の原料アルミナを先端にサフアイアの種子結晶を
取りつけた箱形容器に充填し、移動機構を有する
炉内に設置する。この炉は加熱室から冷却室に向
つて、一定の温度勾配がつけられていて、この方
向に向つて容器を水平に移動させるに従つて種子
結晶側から結晶化が始まり、全体が結晶化して、
単結晶、即ちサフアイアが得られる。
10-6でフリント系光学ガラス（SF14）の8.2×
10-6より小さく焼きじめが起らないこと、ガラス
が型にくつつかないこと（離型性がよいこと）、
融点が高いこと（2050℃）、及び前述した様に焼
結した材料で問題になる粒界がないため最も高い
表面精度を得られることというような利点をも
つ。サフアイアは工業的に種々の方法によつて製
造されるが、その代表的な製造方法を挙げると、
サフアイアの単結晶くずや高純度アルミナ焼結体
の原料アルミナを先端にサフアイアの種子結晶を
取りつけた箱形容器に充填し、移動機構を有する
炉内に設置する。この炉は加熱室から冷却室に向
つて、一定の温度勾配がつけられていて、この方
向に向つて容器を水平に移動させるに従つて種子
結晶側から結晶化が始まり、全体が結晶化して、
単結晶、即ちサフアイアが得られる。
本発明による型によつて加熱加圧により成型さ
れた光学素子は後研摩が不要で、そのまま光学素
子として用いることができるものである。また成
形工程である、加熱加圧条件は使用する各種ガラ
スやMgF2、CaF2、TiO2、ZnSなどの結晶材料の
種類によつて適宜設定されるが、ガラスの場合に
は加圧の際のガラスの温度は、ガラス転移点以上
であり、型に収容する前に予め加熱しておいても
よいし、型に収容後に型と共に加熱してもよい。
れた光学素子は後研摩が不要で、そのまま光学素
子として用いることができるものである。また成
形工程である、加熱加圧条件は使用する各種ガラ
スやMgF2、CaF2、TiO2、ZnSなどの結晶材料の
種類によつて適宜設定されるが、ガラスの場合に
は加圧の際のガラスの温度は、ガラス転移点以上
であり、型に収容する前に予め加熱しておいても
よいし、型に収容後に型と共に加熱してもよい。
なお、サフアイアの型を使用する場合には加熱
を通常雰囲気内で行うことができて、窒素ガス等
の不活性ガスの雰囲気中で加熱を行う必要はな
い。
を通常雰囲気内で行うことができて、窒素ガス等
の不活性ガスの雰囲気中で加熱を行う必要はな
い。
以下、本発明によるサフアイア製の型を使用す
る光学素子の製造の実施例、並びに従来の酸化ア
ルミニウムの焼結によつて得られた型および従来
のグラフアイト製の型を使用する光学素子の製造
に関する２つの比較例について説明する。
る光学素子の製造の実施例、並びに従来の酸化ア
ルミニウムの焼結によつて得られた型および従来
のグラフアイト製の型を使用する光学素子の製造
に関する２つの比較例について説明する。
実施例
前述した製造方法より得られたサフアイアを外
形16mm厚さ15mmの円筒状に成形した。
形16mm厚さ15mmの円筒状に成形した。
次にカーブゼネレータ（球面創成機）を使用し
レンズの球面を創成するのと同じ要領で研削し表
面粗さを10μ程度にした。さらに粒径10μのアル
ミナ砥粒を使つてラツピングして1μ程度の表面
粗さにしこれを粒径0.5μのダイヤによつて磨き上
げて第１図イに示す様に触針式粗さ測定法によつ
て測定した最大粗さRmaxを0.01μ以下とした。
レンズの成形装置と加工手順を第２図によつて説
明する。
レンズの球面を創成するのと同じ要領で研削し表
面粗さを10μ程度にした。さらに粒径10μのアル
ミナ砥粒を使つてラツピングして1μ程度の表面
粗さにしこれを粒径0.5μのダイヤによつて磨き上
げて第１図イに示す様に触針式粗さ測定法によつ
て測定した最大粗さRmaxを0.01μ以下とした。
レンズの成形装置と加工手順を第２図によつて説
明する。
第２図中、１は密閉容器、２はその蓋、３は光
学素子を成形するための上型、４はその下型、５
は上型をおさえるための上型おさえ、６は胴型、
７は型ホルダー、８はヒータ、９は下型をつき上
げるつき上げ棒、１０は該つき上げ棒を作動する
エアシリンダ、１１は油廻転ポンプ、１２，１
３，１４はバルブ、１５は温度センサ、１６は水
冷パイプ、１７は密閉容器を載せる台を示す。
学素子を成形するための上型、４はその下型、５
は上型をおさえるための上型おさえ、６は胴型、
７は型ホルダー、８はヒータ、９は下型をつき上
げるつき上げ棒、１０は該つき上げ棒を作動する
エアシリンダ、１１は油廻転ポンプ、１２，１
３，１４はバルブ、１５は温度センサ、１６は水
冷パイプ、１７は密閉容器を載せる台を示す。
光学ガラス素子を製造するにあたつて、前準備
としてフリント系光学ガラス（SF14）を外径
15.8mm厚さ２mmの円板状にしたものを両面磨いて
おく（これをブランクと呼ぶ）。密閉容器１の蓋
２をあけ、ブランク２２を下型４の上にのせ上型
３をセツトしてから真空糟の蓋２を閉じ水冷パイ
プに水を流してヒータ８に通電する。油廻転ポン
プ１１は常に廻転している。
としてフリント系光学ガラス（SF14）を外径
15.8mm厚さ２mmの円板状にしたものを両面磨いて
おく（これをブランクと呼ぶ）。密閉容器１の蓋
２をあけ、ブランク２２を下型４の上にのせ上型
３をセツトしてから真空糟の蓋２を閉じ水冷パイ
プに水を流してヒータ８に通電する。油廻転ポン
プ１１は常に廻転している。
バルブ１２を開け排気をはじめ10-2Torr以下
になつたらバルブ１２を閉じ、温度が650℃にな
つたらエアシリンダ１０を作動させて10Kg／cm2の
圧力で成形する。転移点以下になるまで加圧をつ
づけこの間は冷却速度を10℃／min位に制御す
る。その後は20℃／min以上の速度で冷却を行い
200℃以下に下がつたらバルブ１３を開いて真空
糟１内に空気を導入する。それから蓋２を開け上
型おさえ５をはずして成形物を取り出す。
になつたらバルブ１２を閉じ、温度が650℃にな
つたらエアシリンダ１０を作動させて10Kg／cm2の
圧力で成形する。転移点以下になるまで加圧をつ
づけこの間は冷却速度を10℃／min位に制御す
る。その後は20℃／min以上の速度で冷却を行い
200℃以下に下がつたらバルブ１３を開いて真空
糟１内に空気を導入する。それから蓋２を開け上
型おさえ５をはずして成形物を取り出す。
上記の方法により、フリント系光学ガラス
（SF14）（軟化点SP＝586℃、転移点Tg＝458℃）
を使用して、第３図に示す形状および寸法のレン
ズを成形した結果、第１図ロに示すように、表面
の組さRmax0.03μのレンズを得ることができた。
この時の成形条件すなわち時間−温度関係図を第
４図に示す。
（SF14）（軟化点SP＝586℃、転移点Tg＝458℃）
を使用して、第３図に示す形状および寸法のレン
ズを成形した結果、第１図ロに示すように、表面
の組さRmax0.03μのレンズを得ることができた。
この時の成形条件すなわち時間−温度関係図を第
４図に示す。
比較例 １
従来の酸化アルミニウム（Al2O3）を焼結し磨
くことによつて型をつくつた。このときに得られ
た型の表面粗さは第１図ハに示す如く
Rmax0.14μであつた。この型を使用して、上記
の実施例と同じレンズを同じ装置で成形した結
果、第１図ニに示す如くRmax0.44μの表面粗さ
しか得られなかつた。
くことによつて型をつくつた。このときに得られ
た型の表面粗さは第１図ハに示す如く
Rmax0.14μであつた。この型を使用して、上記
の実施例と同じレンズを同じ装置で成形した結
果、第１図ニに示す如くRmax0.44μの表面粗さ
しか得られなかつた。
比較例 ２
従来のグラフアイト製の型を使用して上記の実
施例と同じレンズを同じ装置によつて成形した。
この場合には型の表面粗さは第１図ホに示す如
く、Rmax0.3μで、成形されたレンズは第１図ヘ
に示すようにRmax0.2μの表面粗さのもしか得ら
れなかつた。
施例と同じレンズを同じ装置によつて成形した。
この場合には型の表面粗さは第１図ホに示す如
く、Rmax0.3μで、成形されたレンズは第１図ヘ
に示すようにRmax0.2μの表面粗さのもしか得ら
れなかつた。
上記の説明においては、密閉容器を排気して真
空中で成形する実施例について説明したが、本発
明では真空中でなくても同様の効果を達成でき
る。
空中で成形する実施例について説明したが、本発
明では真空中でなくても同様の効果を達成でき
る。
第１図イ，ロは本発明による型の表面粗さおよ
び成形されたレンズの表面粗さの例を示す図、第
１図ハ，ニは従来の酸化アルミニウムの型の表面
粗さ、および成形されたレンズの表面粗さの例を
示す図、第１図ホ，ヘは従来のグラフアイトの型
の表面粗さおよび成形されたレンズの表面粗さを
示す図、第２図はレンズの成形装置を示す断面
図、第３図は成形されるレンズの一例の形状およ
び寸法を示す図、第４図は成形の際における時間
−温度関係図である。 １……密閉容器、２……蓋、３……上型、４…
…下型、５……上型おさえ、６……胴型、７……
型ホルダー、８……ヒータ、９……つき上げ棒、
１０……エアシリンダ、１１……油廻転ポンプ、
１２，１３，１４……バルブ、１５……温度セン
サ、１６……水冷パイプ、１７……台。
び成形されたレンズの表面粗さの例を示す図、第
１図ハ，ニは従来の酸化アルミニウムの型の表面
粗さ、および成形されたレンズの表面粗さの例を
示す図、第１図ホ，ヘは従来のグラフアイトの型
の表面粗さおよび成形されたレンズの表面粗さを
示す図、第２図はレンズの成形装置を示す断面
図、第３図は成形されるレンズの一例の形状およ
び寸法を示す図、第４図は成形の際における時間
−温度関係図である。 １……密閉容器、２……蓋、３……上型、４…
…下型、５……上型おさえ、６……胴型、７……
型ホルダー、８……ヒータ、９……つき上げ棒、
１０……エアシリンダ、１１……油廻転ポンプ、
１２，１３，１４……バルブ、１５……温度セン
サ、１６……水冷パイプ、１７……台。
Claims (1)
- １ サフアイアから形成されていることを特徴と
する光学素子成形用型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23116282A JPS59123630A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 光学素子成形用型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23116282A JPS59123630A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 光学素子成形用型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59123630A JPS59123630A (ja) | 1984-07-17 |
| JPH0372017B2 true JPH0372017B2 (ja) | 1991-11-15 |
Family
ID=16919273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23116282A Granted JPS59123630A (ja) | 1982-12-28 | 1982-12-28 | 光学素子成形用型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59123630A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3322523C2 (de) * | 1983-06-23 | 1985-05-15 | Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | Vorrichtung zum Ausformen von aus Glas bestehenden optischen Bauelementen hoher Oberflächengüte |
| DE3729281A1 (de) * | 1987-09-02 | 1989-03-16 | Schott Glaswerke | Verfahren zum herstellen von gepressten glasformkoerpern fuer praezisionsoptische zwecke |
-
1982
- 1982-12-28 JP JP23116282A patent/JPS59123630A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59123630A (ja) | 1984-07-17 |
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