JPH06166525A - 光学素子成形用型 - Google Patents
光学素子成形用型Info
- Publication number
- JPH06166525A JPH06166525A JP34146892A JP34146892A JPH06166525A JP H06166525 A JPH06166525 A JP H06166525A JP 34146892 A JP34146892 A JP 34146892A JP 34146892 A JP34146892 A JP 34146892A JP H06166525 A JPH06166525 A JP H06166525A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molding
- glass
- cao
- auxiliary agent
- thermal conductivity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
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
-
- 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)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低助剤量にして高緻密性、高熱伝導性を備え
た成形用型を得る。 【構成】 高純度ＡｌＮ粉末とＣａＯとを、重量％で９
７：３の割合で混合し、分散媒としてエタノールを加
え、乾燥させる。その後、所定形状に成形する。成形し
たブランク１を窒素雰囲気中で加熱し、脱脂する。脱脂
後、本焼結する。加熱保持後、除冷し、ブランク１をダ
イヤモンド砥石で研削加工し、形状を仕上げる。ＣａＯ
の添加量は０．５〜５重量％とする。
た成形用型を得る。 【構成】 高純度ＡｌＮ粉末とＣａＯとを、重量％で９
７：３の割合で混合し、分散媒としてエタノールを加
え、乾燥させる。その後、所定形状に成形する。成形し
たブランク１を窒素雰囲気中で加熱し、脱脂する。脱脂
後、本焼結する。加熱保持後、除冷し、ブランク１をダ
イヤモンド砥石で研削加工し、形状を仕上げる。ＣａＯ
の添加量は０．５〜５重量％とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学ガラス素子の製造
方法に係り、特にプレス成形後研磨工程を必要としない
高精度光学ガラス素子の製造を行う際に用いる光学素子
成形用型に関する。
方法に係り、特にプレス成形後研磨工程を必要としない
高精度光学ガラス素子の製造を行う際に用いる光学素子
成形用型に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、光学ガラス素子の設計におい
て、レンズ部の簡略化のため非球面を用いる方向にあ
る。しかし、この非球面光学ガラス素子の製造方法にあ
たっては、従来の研磨方法では量産化が困難であった。
そこで近年、光学ガラスを加熱軟化させ、高精度の非球
面形状を持つ型にてプレス成形する方法が開発されてい
る。
て、レンズ部の簡略化のため非球面を用いる方向にあ
る。しかし、この非球面光学ガラス素子の製造方法にあ
たっては、従来の研磨方法では量産化が困難であった。
そこで近年、光学ガラスを加熱軟化させ、高精度の非球
面形状を持つ型にてプレス成形する方法が開発されてい
る。
【０００３】このプレス成形では、ガラスを高温軟化さ
せてプレスのみで光学面を成形するため、高温でのガラ
スとの反応に生じない材料が要求される。そのため、型
材の特性として、ガラスとの濡れ性の悪いことが要求さ
れる。その特性を満足させるため、従来は、例えば特開
平３−８３８２５号公報にて示されるように、少なくと
も成形面にＡｌＮを形成した成形用型により前記問題を
解決している。
せてプレスのみで光学面を成形するため、高温でのガラ
スとの反応に生じない材料が要求される。そのため、型
材の特性として、ガラスとの濡れ性の悪いことが要求さ
れる。その特性を満足させるため、従来は、例えば特開
平３−８３８２５号公報にて示されるように、少なくと
も成形面にＡｌＮを形成した成形用型により前記問題を
解決している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記ＡｌＮ材は上記ガ
ラスとの濡れ性が悪い特性以外に、熱伝導性が１００Ｗ
／ｍ・Ｋ以上が得られる性質をもつ。熱伝導性が高い材
料は、加熱冷却が制御しやすいため、成形時の温度コン
トロールが容易に行える。しかしながら、特開平３−８
３８２５号公報にて示される成形用型は、Ｙ2 Ｏ3 ・Ｔ
ｈＯ2 を助剤としているため、ガラスとの濡れ性は悪く
融着は生じにくいが、上記熱伝導性を高めるためには助
剤を５〜１０ｗｔ％含有させる必要がある。また、Ｙ2
Ｏ2 ・ＴｈＯ2 を助剤としてＡｌＮを緻密な焼結材にす
るためにも助剤を５〜１０ｗｔ％以上含有させる必要が
ある。
ラスとの濡れ性が悪い特性以外に、熱伝導性が１００Ｗ
／ｍ・Ｋ以上が得られる性質をもつ。熱伝導性が高い材
料は、加熱冷却が制御しやすいため、成形時の温度コン
トロールが容易に行える。しかしながら、特開平３−８
３８２５号公報にて示される成形用型は、Ｙ2 Ｏ3 ・Ｔ
ｈＯ2 を助剤としているため、ガラスとの濡れ性は悪く
融着は生じにくいが、上記熱伝導性を高めるためには助
剤を５〜１０ｗｔ％含有させる必要がある。また、Ｙ2
Ｏ2 ・ＴｈＯ2 を助剤としてＡｌＮを緻密な焼結材にす
るためにも助剤を５〜１０ｗｔ％以上含有させる必要が
ある。
【０００５】焼結工程は、以下に示す工程によるもので
ある。ＡｌＮは焼結する際、粒成長が生じる。粒成長は
粒子間に存在する気孔を閉じ込め緻密な焼結材にならな
い。そのため、助剤を含有させる。助剤は焼結の際、液
相となり、粒界に析出する。これにより、粒子の成長が
抑制され、内部の気孔が外部に移動しやすくなるため、
緻密な材料となる。また粒子と助剤との界面では、固溶
した酸素や不純物を液相内に取り込む特性により、見掛
け上高純度のＡｌＮが焼結できる。上記従来では、Ｙ2
Ｏ3 ・ＴｈＯ2 を助剤としているため、緻密な構造材を
焼結させるためには上記割合が必要となる。
ある。ＡｌＮは焼結する際、粒成長が生じる。粒成長は
粒子間に存在する気孔を閉じ込め緻密な焼結材にならな
い。そのため、助剤を含有させる。助剤は焼結の際、液
相となり、粒界に析出する。これにより、粒子の成長が
抑制され、内部の気孔が外部に移動しやすくなるため、
緻密な材料となる。また粒子と助剤との界面では、固溶
した酸素や不純物を液相内に取り込む特性により、見掛
け上高純度のＡｌＮが焼結できる。上記従来では、Ｙ2
Ｏ3 ・ＴｈＯ2 を助剤としているため、緻密な構造材を
焼結させるためには上記割合が必要となる。
【０００６】よって、上記緻密性と熱伝導性を兼ねた型
材を得るためには助剤が多く必要となる。しかしなが
ら、助剤が多い場合、高温のガラスと接触すると、粒子
間に析出した助剤が分解し、表面が劣化する問題が生じ
た。特に長時間連続的に行った場合、または高温で成形
するようなガラスの場合に耐久性が著しく低下した。ま
た、Ｙ2 Ｏ3 およびＴｈＯ2 を５〜１０ｗｔ％含有させ
ると、ＡｌＮの特徴がＹ2 Ｏ3 およびＴｈＯ2 によって
弱まることにより、上記組成からなる成形用型の成形面
の熱伝導性が低くなり、また、焼き付きやすくなった。
材を得るためには助剤が多く必要となる。しかしなが
ら、助剤が多い場合、高温のガラスと接触すると、粒子
間に析出した助剤が分解し、表面が劣化する問題が生じ
た。特に長時間連続的に行った場合、または高温で成形
するようなガラスの場合に耐久性が著しく低下した。ま
た、Ｙ2 Ｏ3 およびＴｈＯ2 を５〜１０ｗｔ％含有させ
ると、ＡｌＮの特徴がＹ2 Ｏ3 およびＴｈＯ2 によって
弱まることにより、上記組成からなる成形用型の成形面
の熱伝導性が低くなり、また、焼き付きやすくなった。
【０００７】本発明は、前記問題点を鑑みてなされたも
のであり、低助剤量にて上記問題である上記高緻密性、
高熱伝導性を備えた光学素子成形用型を提供することを
目的とする。
のであり、低助剤量にて上記問題である上記高緻密性、
高熱伝導性を備えた光学素子成形用型を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、ＡｌＮを主成分とし、かつ焼結助剤とし
てＣａＯを０．５〜５ｗｔ％含有した焼結体によって光
学素子成形用型を形成することとした。これにより、問
題であった緻密性、熱伝導性を低含有量の助剤に解決す
ることが可能となる。
に、本発明は、ＡｌＮを主成分とし、かつ焼結助剤とし
てＣａＯを０．５〜５ｗｔ％含有した焼結体によって光
学素子成形用型を形成することとした。これにより、問
題であった緻密性、熱伝導性を低含有量の助剤に解決す
ることが可能となる。
【０００９】
【作用】図１にＣａＯの添加量と相対密度の関係を示
す。図１からＣａＯの助剤の方がＹ2 Ｏ3 より低助剤量
で相対密度が高くなっていることが確認される。またＣ
ａＯが１〜２ｗｔ％の焼結剤の熱伝導率を測定したとこ
ろ、１５０Ｗ／ｍ・Ｋであったが、Ｙ2 Ｏ3 が１〜２ｗ
ｔ％の焼結剤の熱伝導率を測定したところ、１００Ｗ／
ｍ・Ｋであり、ＣａＯの助剤が低含有量で高熱伝導率、
高密度が得られた。
す。図１からＣａＯの助剤の方がＹ2 Ｏ3 より低助剤量
で相対密度が高くなっていることが確認される。またＣ
ａＯが１〜２ｗｔ％の焼結剤の熱伝導率を測定したとこ
ろ、１５０Ｗ／ｍ・Ｋであったが、Ｙ2 Ｏ3 が１〜２ｗ
ｔ％の焼結剤の熱伝導率を測定したところ、１００Ｗ／
ｍ・Ｋであり、ＣａＯの助剤が低含有量で高熱伝導率、
高密度が得られた。
【００１０】
【実施例１】 （成形型製造方法）高純度ＡｌＮ粉末（純度９９．９％
以上）とＣａＯとを重量（ｗｔ）％で９７：３の割合で
混合し、分散媒としてエタノールを加え１００℃、３時
間乾燥させた。その後、図２に示す形状と近似した形状
（ブランク）に成形した。成形圧力は１．５ｔｏｎで行
った。成形したブランク１を窒素雰囲気中で６５０〜７
００℃の範囲で加熱し、脱脂を行った。３時間脱脂した
後、１８００℃まで上昇させ、５時間その温度で保持
し、本焼結合させた。加熱保持後、１０時間かけて除冷
した。焼結させたブランク１をダイヤモンド砥石で外形
を研削加工し、形状を仕上げた。また、ガラスレンズ成
形面はダイヤモンドパウダーにて研磨加工し、表面をＲ
ｍａｘ＝０．０８μｍ以下に仕上げた。
以上）とＣａＯとを重量（ｗｔ）％で９７：３の割合で
混合し、分散媒としてエタノールを加え１００℃、３時
間乾燥させた。その後、図２に示す形状と近似した形状
（ブランク）に成形した。成形圧力は１．５ｔｏｎで行
った。成形したブランク１を窒素雰囲気中で６５０〜７
００℃の範囲で加熱し、脱脂を行った。３時間脱脂した
後、１８００℃まで上昇させ、５時間その温度で保持
し、本焼結合させた。加熱保持後、１０時間かけて除冷
した。焼結させたブランク１をダイヤモンド砥石で外形
を研削加工し、形状を仕上げた。また、ガラスレンズ成
形面はダイヤモンドパウダーにて研磨加工し、表面をＲ
ｍａｘ＝０．０８μｍ以下に仕上げた。
【００１２】（成形方法）この光学素子成形用型にて低
軟化点のＬａＫ８の硝材の成形を行った。装置概略図を
図３に示す。ガラスをルツボ３にて１０８０℃に加熱溶
融させた。２は溶融ガラスである。ガラス溶融後排出
し、シャー４にて切断後、切断したガラスゴブ５は搬送
皿６にて受けた。搬送皿６はヒーター７内を通過するこ
とによりガラス粘度で１０5 〜１０7 ポアズに相当する
温度に保持した。ヒーター７にて加熱保持後、搬送アー
ム１０にて搬送皿６を固定し、一対の上記本実施例の成
形用型８，９間に搬送及び回転し、加熱ガラスを型間に
供給した。前記成形用型８，９は前記ＡｌＮで形成され
ており、温度はガラス粘度で１０12〜１０14ポアズに相
当する温度に保持されている。下型である成形用型９上
に滴下後、プレス時間５秒、プレス圧５ｋｇｆ／ｃｍ2
にて成形し、その後プレス圧１６０ｋｇｆ／ｃｍ2 に加
圧し、プレス時間１５秒で成形した。
軟化点のＬａＫ８の硝材の成形を行った。装置概略図を
図３に示す。ガラスをルツボ３にて１０８０℃に加熱溶
融させた。２は溶融ガラスである。ガラス溶融後排出
し、シャー４にて切断後、切断したガラスゴブ５は搬送
皿６にて受けた。搬送皿６はヒーター７内を通過するこ
とによりガラス粘度で１０5 〜１０7 ポアズに相当する
温度に保持した。ヒーター７にて加熱保持後、搬送アー
ム１０にて搬送皿６を固定し、一対の上記本実施例の成
形用型８，９間に搬送及び回転し、加熱ガラスを型間に
供給した。前記成形用型８，９は前記ＡｌＮで形成され
ており、温度はガラス粘度で１０12〜１０14ポアズに相
当する温度に保持されている。下型である成形用型９上
に滴下後、プレス時間５秒、プレス圧５ｋｇｆ／ｃｍ2
にて成形し、その後プレス圧１６０ｋｇｆ／ｃｍ2 に加
圧し、プレス時間１５秒で成形した。
【００１３】（効果）この成形方法にて連続成形を行っ
たところ、２５０００ショット以上の連続成形をおこな
っても成形面に助剤の析出もなく、表面の劣化も見られ
なかった。上記型剤は熱伝導が良く、溶融ガラス等の高
温成形でも焼結助剤が少ないため、連続成形を行っても
成形面の劣化が生じにくい特性がある。
たところ、２５０００ショット以上の連続成形をおこな
っても成形面に助剤の析出もなく、表面の劣化も見られ
なかった。上記型剤は熱伝導が良く、溶融ガラス等の高
温成形でも焼結助剤が少ないため、連続成形を行っても
成形面の劣化が生じにくい特性がある。
【００１４】上記ＡｌＮとＣａＯとの重量％を９７：３
の割合で行ったが、ＣａＯの重量％を０．５ｗｔ％まで
減少させても同様の効果が得られた。しかし、それ以下
にすると助剤が少なくなり、ＡｌＮの粒成長が生じるた
め緻密な焼結材ができなかった。またＣａＯの重量％を
５ｗｔ％まで増加させても前記と同様な効果が得られた
が、それ以上にすると熱伝導率が低下する問題と、Ｃａ
Ｏが析出し、表面が劣化する問題が生じた。
の割合で行ったが、ＣａＯの重量％を０．５ｗｔ％まで
減少させても同様の効果が得られた。しかし、それ以下
にすると助剤が少なくなり、ＡｌＮの粒成長が生じるた
め緻密な焼結材ができなかった。またＣａＯの重量％を
５ｗｔ％まで増加させても前記と同様な効果が得られた
が、それ以上にすると熱伝導率が低下する問題と、Ｃａ
Ｏが析出し、表面が劣化する問題が生じた。
【００１５】
【実施例２】上記成形用型でＢＫ系のように軟化点の高
い軟化ガラスを成形した実施例を示す。成形型の製造方
法は実施例１と同様である。
い軟化ガラスを成形した実施例を示す。成形型の製造方
法は実施例１と同様である。
【００１６】（成形方法）成形方法を図４に示す。高軟
化点のＢＫ７の硝材の成形を行った。両面を平面研磨し
たガラス素材１２の搬送治具１３に挿入し、さらに搬送
アーム１４に設置した。搬送アーム１４にてガラス素材
１２および搬送治具１３をヒーター１１にて加熱した。
ガラス粘度で１０7 〜１０9 ポアズに相当する温度に加
熱軟化させた。加熱後、搬送アーム１４を移動させ、成
形用型１６，１７間に搬送した。成形用型１６，１７
は、ガラス粘度で１０12〜１０14ポアズに相当する温度
に加熱保持してある。プレス時間２０秒、プレス圧２５
０ｋｇｆ／ｃｍ2 にて成形した。１５は成形レンズであ
る。
化点のＢＫ７の硝材の成形を行った。両面を平面研磨し
たガラス素材１２の搬送治具１３に挿入し、さらに搬送
アーム１４に設置した。搬送アーム１４にてガラス素材
１２および搬送治具１３をヒーター１１にて加熱した。
ガラス粘度で１０7 〜１０9 ポアズに相当する温度に加
熱軟化させた。加熱後、搬送アーム１４を移動させ、成
形用型１６，１７間に搬送した。成形用型１６，１７
は、ガラス粘度で１０12〜１０14ポアズに相当する温度
に加熱保持してある。プレス時間２０秒、プレス圧２５
０ｋｇｆ／ｃｍ2 にて成形した。１５は成形レンズであ
る。
【００１７】（効果）この成形方法にて連続成形を行っ
たところ、３００００ショット以上の連続成形をおこな
っても実施例１と同様に成形面の劣化は生じなかった。
上記型材は熱伝導が良いため、高温ガラス等の高温成形
でも型表面からの熱吸収が良く、ガラスと型の温度差が
すぐに小さくなるため、温度差によるガラスの割れが生
じにくい特性がある。
たところ、３００００ショット以上の連続成形をおこな
っても実施例１と同様に成形面の劣化は生じなかった。
上記型材は熱伝導が良いため、高温ガラス等の高温成形
でも型表面からの熱吸収が良く、ガラスと型の温度差が
すぐに小さくなるため、温度差によるガラスの割れが生
じにくい特性がある。
【００１８】実施例１と同様にＡｌＮとＣａＯとの重量
％を９７：３の割合で行ったが、ＣａＯの重量％を０．
５ｗｔ％まで減少させても同様の効果が得られた。しか
し、それ以下にすると助剤が少なくなり、ＡｌＮの粒成
長が生じるため緻密な焼結材ができなかった。またＣａ
Ｏの重量％を５ｗｔ％まで増加させても前記と同様な効
果が得られたが、それ以上にすると熱伝導率が低下する
問題と、ＣａＯが析出し、表面から劣化する問題が生じ
た。
％を９７：３の割合で行ったが、ＣａＯの重量％を０．
５ｗｔ％まで減少させても同様の効果が得られた。しか
し、それ以下にすると助剤が少なくなり、ＡｌＮの粒成
長が生じるため緻密な焼結材ができなかった。またＣａ
Ｏの重量％を５ｗｔ％まで増加させても前記と同様な効
果が得られたが、それ以上にすると熱伝導率が低下する
問題と、ＣａＯが析出し、表面から劣化する問題が生じ
た。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、光学素子
成形用型をＡｌＮを主成分とし、かつＣａＯを０．５〜
５ｗｔ％含有した焼結体によって形成したので、助剤と
して用いるＣａＯの含有量が０．５〜５ｗｔ％でも従来
の成形用型と同様の緻密性と耐久性とを有することがで
き、また、従来の成形用型の組成に比べて、ＡｌＮに対
する助剤の含有量が少ないことから、ＡｌＮの性質がよ
り強調され、成形用型の熱伝導性が高くなるのである。
すなわち、従来の成形用型と比較して低助剤量で緻密な
焼結体が得られるため、高温での劣化が減少し、さらに
熱伝導性が向上するため、温度制御が簡単に行え、高精
度の成形レンズの製造が可能となる。
成形用型をＡｌＮを主成分とし、かつＣａＯを０．５〜
５ｗｔ％含有した焼結体によって形成したので、助剤と
して用いるＣａＯの含有量が０．５〜５ｗｔ％でも従来
の成形用型と同様の緻密性と耐久性とを有することがで
き、また、従来の成形用型の組成に比べて、ＡｌＮに対
する助剤の含有量が少ないことから、ＡｌＮの性質がよ
り強調され、成形用型の熱伝導性が高くなるのである。
すなわち、従来の成形用型と比較して低助剤量で緻密な
焼結体が得られるため、高温での劣化が減少し、さらに
熱伝導性が向上するため、温度制御が簡単に行え、高精
度の成形レンズの製造が可能となる。
【図１】ＣａＯの添加量と相対密度の関係を示すグラフ
である。
である。
【図２】本発明の実施例１で成形した成形用型を示す縦
断面図である。
断面図である。
【図３】同実施例１で用いた成形装置を示す概略構成図
である。
である。
【図４】本発明の実施例２で用いた成形装置を示す概略
構成図である。
構成図である。
１ ブランク ８，９，１６，１７ 成形用型
Claims (1)
- 【請求項１】 ＡｌＮを主成分とし、かつＣａＯを０．
５〜５ｗｔ％含有した焼結体によって形成したことを特
徴とする光学素子成形用型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34146892A JPH06166525A (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 光学素子成形用型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34146892A JPH06166525A (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 光学素子成形用型 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06166525A true JPH06166525A (ja) | 1994-06-14 |
Family
ID=18346302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34146892A Withdrawn JPH06166525A (ja) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | 光学素子成形用型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06166525A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003073132A (ja) * | 2001-09-03 | 2003-03-12 | Olympus Optical Co Ltd | 光学素子の成形方法及び成形装置 |
-
1992
- 1992-11-27 JP JP34146892A patent/JPH06166525A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003073132A (ja) * | 2001-09-03 | 2003-03-12 | Olympus Optical Co Ltd | 光学素子の成形方法及び成形装置 |
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