JPH0653577B2 - 光学素子成形用の成形型の再生方法 - Google Patents

光学素子成形用の成形型の再生方法

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JPH0653577B2
JPH0653577B2 JP2033122A JP3312290A JPH0653577B2 JP H0653577 B2 JPH0653577 B2 JP H0653577B2 JP 2033122 A JP2033122 A JP 2033122A JP 3312290 A JP3312290 A JP 3312290A JP H0653577 B2 JPH0653577 B2 JP H0653577B2
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06Construction of plunger or mould
    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C03B11/084Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
    • C03B11/086Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor of coated dies
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00Press-moulding glass
    • C03B2215/02Press-mould materials
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光学素子成形用の成形型の再生方法に関し、
より詳しくは、加熱により軟化させた光学素子材料を押
圧成形することにより光学素子を成形するための成形型
の再生方法に関するものである。
(従来の技術) 従来、光学素子は研磨工程により製造されてきたが、最
近では、加熱により素子材料を軟化させて成形型間で押
圧成形することにより光学素子を製造するダイレクトプ
レス(ガラスモールド法)が採用されつつある。この時
使用される成形型は、所望する面に加工した母材上に耐
酸化性、耐漏れ性の向上を目的としてセラミックスまた
は(及び)貴金属の被膜を施したものが主であり、中に
は両者の密着性向上のために中間層を設けたものもあ
る。
ところが、成形型はガラスモールド法で成形回数を重ね
た場合、表面に傷や曇りが生じ、また被膜の剥離が生じ
る等の劣化が見られ、成形した光学素子の品質が低下す
るという問題があった。この問題は母材、被膜材、素子
材料の性質及び成形条件に起因するものであり、この問
題を解決するために様々な材料や成形条件についての提
案がなされている。例えば、特開平1-111737号公報は被
膜の硬度を上げることにより成形型の表面の傷つきを無
くす方法を提案している。
(発明が解決しようとする課題) ところが、前記の方法でも1000回、10000回と成形回数
を重ねた場合には、成形型の劣化が見られた。この場
合、被膜のみを剥離して再生することは難しく、被膜を
完全に削り取ると母材も削ることになり、再び精密加
工、研磨工程を経て被膜を形成して成形型を再生する
か、全く新たに成形型を作製するしかなく、コスト高に
なることが否めなかった。
本発明は上記の点を解決しようとするもので、その目的
は、母材を傷つけずに被膜のみを完全に剥離することに
よって容易にかつ安価に成形型を再生することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明は、光学素子材料を加熱により軟化させ、1対の
成形型及び胴型の間で押圧成形することにより光学素子
を成形する成形型において、母材と被膜からなる成形型
の中間層として酸またはアルカリ溶液に可溶なガラス層
を設けた成形型を酸またはアルカリ溶液中に浸してガラ
ス層を溶解させて母材から被膜とガラス層を除去するこ
とを特徴とする光学素子成形用の成形型の再生方法であ
る。
第1図に本発明で用いられる光学素子成形用の成形型の
断面図を示す。この成形型は母材1の被膜2の間に中間
層であるガラス層3を設けたものであり、その作製方法
としては、例えば、まず母材1を超精密旋盤にて所望非
球面に削った後、ダイヤモンドペースト研磨材などを使
用して粗さRmax=0.02μm以下になるように表面を研磨
する。ここで母材1に用いられる材料としては、超硬合
金WC、ステンレス、Ni基耐熱合金、炭化ケシ素(SiC)、
窒素化ケイ素(Si3N4)、アルミナ(Al2O3)等が挙げられ
る。
次に、この母材1の表面にガラス層3を形成する。その
形成方法としては、ゾルゲル法を用いたディップコーテ
ィング法、スピナーコーティング法、スパッタリング法
等が挙げられる。このガラス層3は酸またはアルカリ溶
液に可溶であり、かつその転移点が光学素子の成形温度
より高いようなガラスで形成される。酸可溶性ガラスの
ゾル溶液でガラス層3を形成する場合は、例えば、以下
のようにして行われる。すなわち、テトラエトキシシラ
ンSi(OC2H5)4を主成分とし、他にNa,Caなどの金属アル
コキシドを混合し、エタノールを加えた後pH=1の塩酸
にて金属アルコキシドを加水分解する。これにゲル化促
進剤であるホルムアミドを加え攪拌させて酸可溶性ガラ
スのゾル溶液を得る、これを上記のコーティング法によ
り母材の表面にコートするのである。
この時、母材1の成形面以外の部分はマスキングしてお
き、ガラス層3は成形面のみとする。次に、ゾルをゲル
化させ、その後徐々に温度を上げて加熱することによ
り、ゲルをガラス化させて母材1上にガラス層を形成す
る。
次に、ガラス層3の表面に被膜2を形成する。被膜2は
耐酸化性および耐濡れ性の向上を目的として設けられる
ものである。被膜2に用いられる材料としては、窒化チ
タン(TiN)、炭化チタン(TiC)、窒化ケイ素(Si3N4)、炭
化ケイ素(SiC)、アルミナ(Al2O3)等のセラミックス物質
または白金(Pt)、ロジウム(Rh)、金(Au)等の貴金属物質
が挙げられる。また被覆2の形成方法としては従来公知
の方法が適用される。
(実施例) このようにして作製した成形型を用いて光学素子を成形
する。第4図(a)は押圧成形前の成形部の状態を示す
概略説明図である。ここで使用する光学素子材料の成形
温度は成形型のガラス層3のガラス転移点よりも低いも
のである。
成形を繰り返して高精度の光学素子を再現性よく成形
し、型表面に傷や曇りができると、ガラス層3を酸また
はアルカリ溶液にて溶解し、被膜2を除去し、成形型を
再生する。
ここで用いられる酸として、塩酸、フッ化水素酸等が挙
げられ、アルカリとしては水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム等が挙げられる。
これにより劣化した被膜2が剥れ、母材1のみとなる。
この母材1は削り直したわけではないので、全く傷がな
く、洗浄後再び使用可能であり、この表面に再びガラス
層3及び被膜2を前述と同様の方法で形成させることに
より、永久的に使用可能となり、大幅なコストの低減に
つながることになる。
成形型の母材と被膜の中間層として酸またはアルカリ溶
液に可溶なガラス層を設けることにより、成形型表面に
傷や曇りが生じ、また被膜の剥離が生じた場合、成形型
を酸またはアルカリ溶液に浸すことによりガラス層を溶
解させて母材を傷つけずに被膜を完全にかつ容易に剥離
することができる。これを洗浄後再びガラス層及び被膜
を形成することにより成形型を容易に再生することがで
き、コストの低減を図ることができる。
実施例1 母材1として超硬合金WCを用いた具体例を以下に示す。
成形型の作製にあたり、まず母材1を超精密旋盤にて所
望する非球面に削った後、ダイヤモンドペースト研磨材
を使用して粗さRmax=0.02μm以下になるように表面を
研磨した。
次にこの母材1の表面に以下のようにして酸可溶性ガラ
スのゾル溶液でガラス層3を形成した。その酸可溶性ガ
ラスのゾル溶液は次の方法で得た。テトラエトキシシラ
ンSi(OC2H5)4を主成分とし、他にNa,Caなどの金属アル
コキシドを混合し、エタノールを加えた後にpH=1の塩
酸にて金属アルコキシドを加水分解させた。これにゲル
化促進剤であるホルムアミドを加え攪拌させて酸可溶性
ガラスのゾル溶液とした。
次に第2図に示すようにこの酸可溶性ガラスのゾル溶液
4に先に作製した母材1を浸し、100mm/minの速さで引
き上げることにより、第3図に示すように母材1の表面
に厚さ2μmのガラスのゾル層5を形成させた。この
時、母材1の成形面以外の部分はマスキングしておき、
ガラス層3は成形面のみとした。この状態で約1週間放
置し、ゾルをゲル化させ、その後徐々に温度を上げて加
熱することにより、ゲルをガラス化させて母材1上にガ
ラス層を形成した。本実施例で使用したガラスの転移点
は 485℃である。
次に、この型の表面にスパッタリングにてPt膜を1.5 μ
m形成させ、成形型とした。
このようにして作製した成形型を用いて光学ガラス素子
を成形した。第4図(a)は押圧成形前の成形部の概略
説明図である。素子材料としてはオハラ製SFSO1 (転移
点 393℃)を使用した。
まず、下型6上に球形に加工した光学素子材料8をの
せ、ヒーター10により 430℃まで加熱した。温度は熱電
対12によって測定した。また加熱中は酸化による成形型
の酸化を抑えるために雰囲気ガス供給口13より非酸化性
である窒素ガスを流した。
430℃の時点で第4図(b)に示すようにシリンダー11
を降ろし、光学素子材料を約 100kg/cm2の圧力で押圧
成形した。その後徐冷し、成形部温度が光学素子材料の
転移点(393℃)を下回った時点で圧力を抜き、シリンダ
ー11を上昇させて成形品である光学素子14を取り出した
(第5図)。
以上の条件で成形を繰り返すことにより、高精度の光学
素子を再現性よく成形することが可能であったが、成形
回数が約1000回を越えたあたりから、型表面の細かな傷
や曇りが目立ち始めた。
そこで成形型を2規定の塩酸溶液15に約10時間浸し、
中間層であるガラス層を溶解させた(第6図(a),
(b))これにより劣化した被膜が剥れ母材のみとな
る。この母材1は削り直したわけではないので、全く傷
がなく、洗浄後再び使用可能であり、この表面に再びガ
ラス層3及び被膜2を前述と同様の方法で形成させるこ
とにより、永久的に使用可能となり、大幅なコストの低
減につながることになる。
次に、母材1の材料として炭化ケイ素(SiC)を用いた例
を示す。母材は前述の超硬合金WCを用いた例と同様の方
法を用いて研磨した。この母材上にスパッタリング法で
酸可溶性ガラスを厚さ約2μm形成させた。さらにスパ
ッタリングにてPt,Au,Rhの合金膜を2μm形成させて成
形型をとした。
この成形型を用いて約1000回の成形を繰り返し行なった
後、成形型を2規定のフッ化水素酸溶液中に約10時間浸
し、ガラス層を溶解して被膜を剥離させ、洗浄後再びガ
ラス層および被膜を前述と同様の方法で形成することに
より永久的な使用が可能となった。
(発明の効果) 以上の説明で明らかなように本発明によれば、成形型表
面に傷や曇りが生じ、また、被膜の剥れが生じた場合、
母材を傷付けずに被膜を完全に剥すことができるので成
形型を容易に再生することができ、永久的に使用可能で
コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明で用いられる光学素子成形用の成形型の
断面図、第2図および第3図は本実施例で用いられる光
学素子成形用の成形型のガラス層形成の工程を示す説明
図、第4図(a)は本発明で用いられる光学素子成形用
の成形型を用いた押圧成形前の成形部の状態を示す概略
図、第4図(b)は本発明で用いられる光学素子成形用
成形型を用いた押圧成形中の成形部の状態を示す概略説
明図、第5図は本発明で用いられる光学素子成形用の成
形型を用いて成形された光学素子を示す正面図、第6図
(a),(b)は本発明の光学素子成形用の成形型の再
生方法における被膜剥離工程の説明図である。 尚図中、1は母材、2は被膜、3はガラス層、4はゾル
溶液、5はガラスのゾル層、6は下型、7は上型、8は
光学素子材料、9は胴型、10は加熱用ヒーター、11
はシリンダー、12は熱電対、13は雰囲気ガス供給
口、14は成形された光学素子、15は酸またはアルカ
リ溶液である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光学素子材料を加熱により軟化させ、1対
    の成形型及び胴型の間で押圧成形することにより光学素
    子を成形する成形型において、母材、被膜および中間層
    であるガラス層より成る成形型を酸またはアルカリ溶液
    中に浸してガラス層を溶解させて母材から被膜とガラス
    層を除去することを特徴とする光学素子成形用の成形型
    の再生方法。
  2. 【請求項2】ガラスの転移点をT℃,光学素子の成形温
    度をX℃とした時、T>Xであるガラスを中間層に用い
    ることを特徴とする請求項1記載の光学素子成形用の成
    形型の再生方法。
  3. 【請求項3】中間層であるガラス層が、ゾルゲル法を用
    いたディップコーティング法、スピナーコーティング法
    またはスパッタリング法で形成されたことを特徴とする
    請求項1記載の光学素子成形用の成形型の再生方法。
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