JP2001302273A - 光学ガラス素子成形用型 - Google Patents
光学ガラス素子成形用型Info
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- 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
- 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
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/02—Press-mould materials
- C03B2215/08—Coated press-mould dies
- C03B2215/14—Die top coat materials, e.g. materials for the glass-contacting layers
- C03B2215/16—Metals or alloys, e.g. Ni-P, Ni-B, amorphous metals
- C03B2215/17—Metals or alloys, e.g. Ni-P, Ni-B, amorphous metals comprising one or more of the noble meals, i.e. Ag, Au, platinum group metals
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- Organic Chemistry (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】光学ガラスの直接プレス法により、光学性能の
良い高精度な光学ガラス素子の成形を可能にするための
プレス成形用型を提供する。 【解決手段】耐熱性があり、加工性に優れた母材からな
るプレス成形用型の上に中間層として金属膜を形成し、
更にその上に、金(Au)、イリジウム(Ir)、レニ
ウム(Re)、オスミウム(Os)、パラジウム(P
d)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、白金
(Pt)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、及
びモリブデン(Mo)から成る群から選ばれた少なくと
も1種の元素を主成分とする第1のコーティング膜を形
成し、更にその上に、前記元素群から選ばれた少なくと
も1種の元素を主成分とする第2のコーティング膜を形
成してプレス成形用型を得る。
良い高精度な光学ガラス素子の成形を可能にするための
プレス成形用型を提供する。 【解決手段】耐熱性があり、加工性に優れた母材からな
るプレス成形用型の上に中間層として金属膜を形成し、
更にその上に、金(Au)、イリジウム(Ir)、レニ
ウム(Re)、オスミウム(Os)、パラジウム(P
d)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、白金
(Pt)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、及
びモリブデン(Mo)から成る群から選ばれた少なくと
も1種の元素を主成分とする第1のコーティング膜を形
成し、更にその上に、前記元素群から選ばれた少なくと
も1種の元素を主成分とする第2のコーティング膜を形
成してプレス成形用型を得る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学ガラス素子の
製造方法に関し、特にプレス成形後、磨き工程等を必要
としない光学ガラス素子の直接プレス成形方法及びその
成形用型に関するものである。
製造方法に関し、特にプレス成形後、磨き工程等を必要
としない光学ガラス素子の直接プレス成形方法及びその
成形用型に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、光学ガラスレンズは、光学機器の
レンズ構成の簡略化とレンズ部分の軽量化の両方を同時
に達成し得る非球面化の傾向にある。この非球面レンズ
の製造において、従来の光学レンズ製造方法である光学
研磨法では加工性及び量産性に劣り、直接プレス成形法
が有望視されている。
レンズ構成の簡略化とレンズ部分の軽量化の両方を同時
に達成し得る非球面化の傾向にある。この非球面レンズ
の製造において、従来の光学レンズ製造方法である光学
研磨法では加工性及び量産性に劣り、直接プレス成形法
が有望視されている。
【0003】この直接プレス成形法というのは、あらか
じめ所望の面品質及び面精度に仕上げた非球面のモール
ド型の上で光学ガラスの塊状物を加熱、あるいはあらか
じめ加熱してあるガラスの塊状物をプレス成形して、プ
レス成形後それ以上の研磨や磨き工程を必要としない光
学レンズの製造方法である。
じめ所望の面品質及び面精度に仕上げた非球面のモール
ド型の上で光学ガラスの塊状物を加熱、あるいはあらか
じめ加熱してあるガラスの塊状物をプレス成形して、プ
レス成形後それ以上の研磨や磨き工程を必要としない光
学レンズの製造方法である。
【0004】しかしながら、上述の光学ガラスレンズの
製造方法において、プレス成形後、得られたレンズの像
形成品質が損なわれてはならない。特に非球面レンズの
場合、高い精度で成形できることが要求される。また、
量産性を考慮すると高い温度での型とガラスの離型性が
良く、短いタクトで生産できることが要求される。
製造方法において、プレス成形後、得られたレンズの像
形成品質が損なわれてはならない。特に非球面レンズの
場合、高い精度で成形できることが要求される。また、
量産性を考慮すると高い温度での型とガラスの離型性が
良く、短いタクトで生産できることが要求される。
【0005】したがって、型材料としては、高い温度で
ガラスに対して化学作用が最小であること、型のガラス
プレス面に擦り傷などの損傷を受けにくいこと、熱衝撃
による耐破壊性能が高いこと、型とガラスの密着力が低
いことなどが必要である。
ガラスに対して化学作用が最小であること、型のガラス
プレス面に擦り傷などの損傷を受けにくいこと、熱衝撃
による耐破壊性能が高いこと、型とガラスの密着力が低
いことなどが必要である。
【0006】以上のような光学ガラス素子のプレス成形
用型に必要な条件を、ある程度満足する型材料として、
特公昭63−65613号公報、特公昭62−2809
3号公報、特開昭62−17029号公報に示されるよ
うに、白金合金を主成分とする薄膜をコーティングした
型が提案されている。
用型に必要な条件を、ある程度満足する型材料として、
特公昭63−65613号公報、特公昭62−2809
3号公報、特開昭62−17029号公報に示されるよ
うに、白金合金を主成分とする薄膜をコーティングした
型が提案されている。
【0007】しかしながら、上述の従来の型材料は、上
述の条件を全て満足するものではない。例えば、上述の
型材料は、高い温度でガラスに対して化学作用が最小で
あり、型のガラスプレス面に擦り傷などの損傷を受けに
くく、熱衝撃による耐破壊性能が高いが、型の母材とし
て、最も一般的に用いられている超硬合金やSiC、サ
ーメット等を用いた場合、白金合金と母材の密着性が悪
いため、一般的に白金合金と母材の間に金属(Crまた
はTi)中間層が必須となる。上記中間層の金属は、ガ
ラスの成形温度で拡散しやすく、その上に成膜された白
金合金が成形温度において十分な耐熱性を持たない場
合、白金合金層に拡散し型の最表面に出てきてしまうこ
とがある。型の最表面にCrやTiが存在すると、これ
らの金属は、極微量の酸素によっても酸化されるので型
とガラスが強固に密着するようになり、ガラス成形型と
して極めて不適切なものとなる。
述の条件を全て満足するものではない。例えば、上述の
型材料は、高い温度でガラスに対して化学作用が最小で
あり、型のガラスプレス面に擦り傷などの損傷を受けに
くく、熱衝撃による耐破壊性能が高いが、型の母材とし
て、最も一般的に用いられている超硬合金やSiC、サ
ーメット等を用いた場合、白金合金と母材の密着性が悪
いため、一般的に白金合金と母材の間に金属(Crまた
はTi)中間層が必須となる。上記中間層の金属は、ガ
ラスの成形温度で拡散しやすく、その上に成膜された白
金合金が成形温度において十分な耐熱性を持たない場
合、白金合金層に拡散し型の最表面に出てきてしまうこ
とがある。型の最表面にCrやTiが存在すると、これ
らの金属は、極微量の酸素によっても酸化されるので型
とガラスが強固に密着するようになり、ガラス成形型と
して極めて不適切なものとなる。
【0008】また、貴金属系合金の中で表面エネルギー
が低く最も型とガラスの密着力が低いAu合金では、こ
の現象が顕著である。これは、Auが他の貴金属と比較
して融点が大幅に低く、耐熱性が劣るためと考えられ
る。
が低く最も型とガラスの密着力が低いAu合金では、こ
の現象が顕著である。これは、Auが他の貴金属と比較
して融点が大幅に低く、耐熱性が劣るためと考えられ
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、上記問題点に鑑み、光学ガラスの直接プレス法に
より、光学性能の良い高精度な光学ガラス素子の成形を
可能にするためのプレス成形用型を提供することにあ
る。
題は、上記問題点に鑑み、光学ガラスの直接プレス法に
より、光学性能の良い高精度な光学ガラス素子の成形を
可能にするためのプレス成形用型を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本出願に係る第1の発明は、耐熱性があり、加工性
に優れた材料をプレス成形用型の母材とし、これを成形
すべき光学ガラス素子型形状の押し型に加工し、さらに
その上に中間層として金属膜を形成し、更にその上に、
金(Au)、イリジウム(Ir)、レニウム(Re)、
オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム
(Rh)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)、タンタ
ル(Ta)、タングステン(W)、及びモリブデン(M
o)から成る群から選ばれた少なくとも1種の元素を主
成分とする第1のコーティング膜を形成し、さらにその
上に、金(Au)、イリジウム(Ir)、レニウム(R
e)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジ
ウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)、タ
ンタル(Ta)、タングステン(W)、及びモリブデン
(Mo)から成る群から選ばれた少なくとも1種の元素
を主成分とする第2のコーティング膜を形成してなる一
対の型を用い、不活性ガス雰囲気あるいは真空下におい
て成形すべきガラスをその軟化温度以上に加熱後加圧成
形して光学ガラス素子を得ることを特徴とする光学ガラ
ス素子の成形方法である。
め、本出願に係る第1の発明は、耐熱性があり、加工性
に優れた材料をプレス成形用型の母材とし、これを成形
すべき光学ガラス素子型形状の押し型に加工し、さらに
その上に中間層として金属膜を形成し、更にその上に、
金(Au)、イリジウム(Ir)、レニウム(Re)、
オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム
(Rh)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)、タンタ
ル(Ta)、タングステン(W)、及びモリブデン(M
o)から成る群から選ばれた少なくとも1種の元素を主
成分とする第1のコーティング膜を形成し、さらにその
上に、金(Au)、イリジウム(Ir)、レニウム(R
e)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジ
ウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)、タ
ンタル(Ta)、タングステン(W)、及びモリブデン
(Mo)から成る群から選ばれた少なくとも1種の元素
を主成分とする第2のコーティング膜を形成してなる一
対の型を用い、不活性ガス雰囲気あるいは真空下におい
て成形すべきガラスをその軟化温度以上に加熱後加圧成
形して光学ガラス素子を得ることを特徴とする光学ガラ
ス素子の成形方法である。
【0011】ここで、第1のコーティング膜は前記した
元素単体から構成される膜であっても、前記した元素を
組み合わせて構成される合金の膜であってもよい。ま
た、第2のコーティング膜も前記した元素単体から構成
される膜であっても、前記した元素を組み合わせて構成
される合金の膜であってもよい。
元素単体から構成される膜であっても、前記した元素を
組み合わせて構成される合金の膜であってもよい。ま
た、第2のコーティング膜も前記した元素単体から構成
される膜であっても、前記した元素を組み合わせて構成
される合金の膜であってもよい。
【0012】上記構成において、耐熱性があり、加工性
に優れた材料をプレス成形用型の母材とするので、母材
に要求される性能としては十分であり、さらにその上に
貴金属系の金属膜を2重にコーティングするので、母材
とコーティング膜の間における金属中間層の拡散を防ぐ
ことができる。したがって、中間層金属が表面に拡散
し、型とガラスが強固に張り付くことがない。また、最
表面の貴金属膜は十分に硬く耐擦り傷性も十分であると
ともにガラスとの反応性も無い。したがって、光学ガラ
ス素子成形方法で重要な、耐酸化性に優れ、ガラスに対
して不活性であり、プレスした時に形状精度が崩れない
機械的強度に優れ、かつ、加工性に優れ、精密加工が容
易にできなくてはいけないという条件を完全に満たす。
に優れた材料をプレス成形用型の母材とするので、母材
に要求される性能としては十分であり、さらにその上に
貴金属系の金属膜を2重にコーティングするので、母材
とコーティング膜の間における金属中間層の拡散を防ぐ
ことができる。したがって、中間層金属が表面に拡散
し、型とガラスが強固に張り付くことがない。また、最
表面の貴金属膜は十分に硬く耐擦り傷性も十分であると
ともにガラスとの反応性も無い。したがって、光学ガラ
ス素子成形方法で重要な、耐酸化性に優れ、ガラスに対
して不活性であり、プレスした時に形状精度が崩れない
機械的強度に優れ、かつ、加工性に優れ、精密加工が容
易にできなくてはいけないという条件を完全に満たす。
【0013】なお、第1のコーティング膜の膜厚は、1
5nm〜5000nmが好ましく、より好ましくは、3
0nm〜300nmである。あまり薄いと、中間層金属
の拡散防止効果が無く、あまり厚いと、経済的に無駄で
あるばかりか、膜剥がれや膜強度の劣化の原因になるか
らである。第2のコーティング膜の膜厚は、50nm〜
10μmが好ましく、より好ましくは100nm〜10
00nmである。あまり薄いと、型とガラスの離型効果
が無く、あまり厚いと、経済的に無駄であるばかりか、
膜剥がれや膜強度の劣化の原因となるからである。
5nm〜5000nmが好ましく、より好ましくは、3
0nm〜300nmである。あまり薄いと、中間層金属
の拡散防止効果が無く、あまり厚いと、経済的に無駄で
あるばかりか、膜剥がれや膜強度の劣化の原因になるか
らである。第2のコーティング膜の膜厚は、50nm〜
10μmが好ましく、より好ましくは100nm〜10
00nmである。あまり薄いと、型とガラスの離型効果
が無く、あまり厚いと、経済的に無駄であるばかりか、
膜剥がれや膜強度の劣化の原因となるからである。
【0014】また、中間層金属膜は、多くの場合は、ク
ロム(Cr)、チタン(Ti)であるが、TiN、Ta
N、Si3 N4 、AlN、BN等の窒化物膜、TaC、
SiC、WC、Cr3 C2 等の炭化物膜でもよい。さら
に、中間層金属膜がない場合も考えられるが、この場合
には、第1のコーティング膜と母材の密着が悪くなるの
で、適用できる組み合わせが限られる。この場合、第1
のコーティング膜は、母材の成分の拡散防止膜として機
能する。
ロム(Cr)、チタン(Ti)であるが、TiN、Ta
N、Si3 N4 、AlN、BN等の窒化物膜、TaC、
SiC、WC、Cr3 C2 等の炭化物膜でもよい。さら
に、中間層金属膜がない場合も考えられるが、この場合
には、第1のコーティング膜と母材の密着が悪くなるの
で、適用できる組み合わせが限られる。この場合、第1
のコーティング膜は、母材の成分の拡散防止膜として機
能する。
【0015】本出願に係る第2の発明は、耐熱性があ
り、加工性に優れた材料をプレス成形用型の母材とし、
これを成形すべき光学ガラス素子型形状の押し型に加工
し、さらにその上に中間層として金属膜を形成し、更に
その上に、金(Au)、イリジウム(Ir)、レニウム
(Re)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、
ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、白金(P
t)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、及びモ
リブデン(Mo)から成る群から選ばれた少なくとも1
種の元素を主成分とする第1のコーティング膜を形成
し、さらにその上に、金(Au)、イリジウム(I
r)、レニウム(Re)、オスミウム(Os)、パラジ
ウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(R
u)、白金(Pt)、タンタル(Ta)、タングステン
(W)、及びモリブデン(Mo)から成る群から選ばれ
た少なくとも1種の元素を主成分とする第2のコーティ
ング膜を形成したことを特徴とする光学ガラス素子成型
用型である。
り、加工性に優れた材料をプレス成形用型の母材とし、
これを成形すべき光学ガラス素子型形状の押し型に加工
し、さらにその上に中間層として金属膜を形成し、更に
その上に、金(Au)、イリジウム(Ir)、レニウム
(Re)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、
ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、白金(P
t)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、及びモ
リブデン(Mo)から成る群から選ばれた少なくとも1
種の元素を主成分とする第1のコーティング膜を形成
し、さらにその上に、金(Au)、イリジウム(I
r)、レニウム(Re)、オスミウム(Os)、パラジ
ウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(R
u)、白金(Pt)、タンタル(Ta)、タングステン
(W)、及びモリブデン(Mo)から成る群から選ばれ
た少なくとも1種の元素を主成分とする第2のコーティ
ング膜を形成したことを特徴とする光学ガラス素子成型
用型である。
【0016】ここで、第1のコーティング膜は前記した
元素単体から構成される膜であっても、前記した元素を
組み合わせて構成される合金の膜であってもよい。ま
た、第2のコーティング膜も前記した元素単体から構成
される膜であっても、前記した元素を組み合わせて構成
される合金の膜であってもよい。
元素単体から構成される膜であっても、前記した元素を
組み合わせて構成される合金の膜であってもよい。ま
た、第2のコーティング膜も前記した元素単体から構成
される膜であっても、前記した元素を組み合わせて構成
される合金の膜であってもよい。
【0017】上記構成において、耐熱性があり、加工性
に優れた材料をプレス成形用型の母材とするので母材に
要求される性能としては十分であり、さらにその上に貴
金属系の金属膜を2重にコーティングするので、母材と
コーティング膜の間における金属中間層の拡散を防ぐこ
とができる。したがって、中間層金属が表面に拡散し、
型とガラスが強固に張り付くことが無い。また、最表面
の貴金属膜は十分に硬く耐擦り傷性も十分であるととも
にガラスとの反応性も無い。したがって、光学ガラス素
子成形用型に必要な、耐酸化性に優れ、ガラスに対して
不活性であり、プレスした時に形状精度が崩れない機械
的強度の優れ、かつ、加工性に優れ、精密加工が容易に
できなくてはいけないという条件を完全に満たす。
に優れた材料をプレス成形用型の母材とするので母材に
要求される性能としては十分であり、さらにその上に貴
金属系の金属膜を2重にコーティングするので、母材と
コーティング膜の間における金属中間層の拡散を防ぐこ
とができる。したがって、中間層金属が表面に拡散し、
型とガラスが強固に張り付くことが無い。また、最表面
の貴金属膜は十分に硬く耐擦り傷性も十分であるととも
にガラスとの反応性も無い。したがって、光学ガラス素
子成形用型に必要な、耐酸化性に優れ、ガラスに対して
不活性であり、プレスした時に形状精度が崩れない機械
的強度の優れ、かつ、加工性に優れ、精密加工が容易に
できなくてはいけないという条件を完全に満たす。
【0018】本出願に係る第3の発明は、前記第1のコ
ーティング膜を形成する元素単体または合金の融点Tm
[K]の0.33倍が成形するガラスの成形温度よりも
高いことを特徴とする第2の発明の光学ガラス素子成形
用型である。
ーティング膜を形成する元素単体または合金の融点Tm
[K]の0.33倍が成形するガラスの成形温度よりも
高いことを特徴とする第2の発明の光学ガラス素子成形
用型である。
【0019】前述したように、上記第1のコーティング
膜の目的は、下地の金属の拡散防止である。金属の拡散
を防ぐには、ガラスの成形温度において第1のコーティ
ング膜の耐熱性がある程度高いことが要求される。金属
の耐熱性の目安として一般的にタンマン温度という数値
が用いられている。タンマン温度とは、各種固体内で自
己拡散(同一種の分子または原子が熱運動により相互に
位置を交換すること)の始まる温度をタンマン温度とい
う。この温度T(K)は、固体の融点Tmとの間に、次
のような近似的関係が成り立っている。金属では、T〜
0.33Tmとなる。[「化学大辞典4」、p267
(1963共立出版)、「化学辞典」、p829(19
94、東京化学同人)] 本発明者は、このタンマン温度を目安として実験を行っ
た結果、第1のコーティング膜の融点の0.33倍がガ
ラスの成形温度よりも高ければ下地の金属の表面への拡
散が防止できることを見出した。
膜の目的は、下地の金属の拡散防止である。金属の拡散
を防ぐには、ガラスの成形温度において第1のコーティ
ング膜の耐熱性がある程度高いことが要求される。金属
の耐熱性の目安として一般的にタンマン温度という数値
が用いられている。タンマン温度とは、各種固体内で自
己拡散(同一種の分子または原子が熱運動により相互に
位置を交換すること)の始まる温度をタンマン温度とい
う。この温度T(K)は、固体の融点Tmとの間に、次
のような近似的関係が成り立っている。金属では、T〜
0.33Tmとなる。[「化学大辞典4」、p267
(1963共立出版)、「化学辞典」、p829(19
94、東京化学同人)] 本発明者は、このタンマン温度を目安として実験を行っ
た結果、第1のコーティング膜の融点の0.33倍がガ
ラスの成形温度よりも高ければ下地の金属の表面への拡
散が防止できることを見出した。
【0020】したがって、上記構成ならば、中間層金属
が表面に拡散し、型とガラスが強固に張り付く事が無
い。また、最表面の貴金属膜は十分に硬く耐擦り傷性も
十分であるとともにガラスとの反応性も無い。したがっ
て、光学ガラス素子成形用型に必要な、耐酸化性に優
れ、ガラスに対して不活性であり、プレスした時に形状
精度が崩れない機械的強度の優れ、かつ、加工性に優
れ、精密加工が容易にできなくてはいけないという条件
を完全に満たす。
が表面に拡散し、型とガラスが強固に張り付く事が無
い。また、最表面の貴金属膜は十分に硬く耐擦り傷性も
十分であるとともにガラスとの反応性も無い。したがっ
て、光学ガラス素子成形用型に必要な、耐酸化性に優
れ、ガラスに対して不活性であり、プレスした時に形状
精度が崩れない機械的強度の優れ、かつ、加工性に優
れ、精密加工が容易にできなくてはいけないという条件
を完全に満たす。
【0021】本出願に係る第4の発明は、プレス成形用
型母材として、タングステンカーバイド(WC)を主成
分とする超硬合金、快削性セラミックスからなる切削加
工層を成形面に持つ超硬合金、または窒化ホウ素含有窒
化珪素を用いたことを特徴とする第2の発明の光学ガラ
ス素子成形用型である。
型母材として、タングステンカーバイド(WC)を主成
分とする超硬合金、快削性セラミックスからなる切削加
工層を成形面に持つ超硬合金、または窒化ホウ素含有窒
化珪素を用いたことを特徴とする第2の発明の光学ガラ
ス素子成形用型である。
【0022】上記構成において、超硬合金は放電加工が
可能であるばかりでなく、一般的な研削加工を行う場合
においても、従来ガラスレンズ成形用の型として用いら
れた炭化珪素や窒化珪素よりも、容易に高精度な型形状
の加工ができる特徴がある。また、快削性セラミック
ス、窒化ホウ素含有窒化珪素は十分な強度と硬さを持ち
ながら、切削加工が可能なため、精密加工が容易にでき
る。さらには、加工に特殊な装置も必要ない。加工時間
も短くて済む。したがって、金型コストを非常に低くす
ることができる。さらに、切削加工でしかつくれない面
の作製も可能となった。また、メッキ層を形成して、そ
の層を切削加工する方法と比較すると、この母材は耐熱
性に優れるため、高融点ガラスの成形にも使用できる
し、メッキと違いはがれることがない。
可能であるばかりでなく、一般的な研削加工を行う場合
においても、従来ガラスレンズ成形用の型として用いら
れた炭化珪素や窒化珪素よりも、容易に高精度な型形状
の加工ができる特徴がある。また、快削性セラミック
ス、窒化ホウ素含有窒化珪素は十分な強度と硬さを持ち
ながら、切削加工が可能なため、精密加工が容易にでき
る。さらには、加工に特殊な装置も必要ない。加工時間
も短くて済む。したがって、金型コストを非常に低くす
ることができる。さらに、切削加工でしかつくれない面
の作製も可能となった。また、メッキ層を形成して、そ
の層を切削加工する方法と比較すると、この母材は耐熱
性に優れるため、高融点ガラスの成形にも使用できる
し、メッキと違いはがれることがない。
【0023】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明を説明す
る。
る。
【0024】直径16mmの超硬合金を、曲率半径が1
0mmの凹形状のプレス面を有する上下の型からなる一
対の光学ガラスレンズのプレス成形用型形状に加工し
た。
0mmの凹形状のプレス面を有する上下の型からなる一
対の光学ガラスレンズのプレス成形用型形状に加工し
た。
【0025】これらの型のプレス面を0.1μmのダイ
ヤモンド砥粒を用いて鏡面に研磨した。次に、この鏡面
上に、スパッタ法により、表1〜表3に示すコーティン
グ膜を形成した。図1は型の構成を示す。
ヤモンド砥粒を用いて鏡面に研磨した。次に、この鏡面
上に、スパッタ法により、表1〜表3に示すコーティン
グ膜を形成した。図1は型の構成を示す。
【0026】次に前記表に示す型により光学素子の成形
を行った。
を行った。
【0027】ガラスはホウケイ酸ガラスSK12(nd
=1.58313、νd=59.4、転移点Tg=55
0℃、屈伏点At=588℃)及び隣酸系低軟化点ガラ
スPSK50(nd=1.59380、νd=61.
4、転移点Tg=381℃、屈伏点At=403℃)、
高屈折率ランタン系ガラスLaSF016(nd=1.
77250、νd=49.6、転移点Tg=686℃、
屈伏点At=706℃)を用いボールレンズに加工し
た。
=1.58313、νd=59.4、転移点Tg=55
0℃、屈伏点At=588℃)及び隣酸系低軟化点ガラ
スPSK50(nd=1.59380、νd=61.
4、転移点Tg=381℃、屈伏点At=403℃)、
高屈折率ランタン系ガラスLaSF016(nd=1.
77250、νd=49.6、転移点Tg=686℃、
屈伏点At=706℃)を用いボールレンズに加工し
た。
【0028】図2は成形テストに用いた装置の概略を示
す。図2において24はチャンバー、25は上軸、26
は下軸、27はヒーターを内蔵したブロック(ヒーター
ブロック)、28はヒーターブロック、29は上型、3
0は下型、31はガラス、32は油圧シリンダーであ
る。
す。図2において24はチャンバー、25は上軸、26
は下軸、27はヒーターを内蔵したブロック(ヒーター
ブロック)、28はヒーターブロック、29は上型、3
0は下型、31はガラス、32は油圧シリンダーであ
る。
【0029】チャンバー24を不図示の真空ポンプによ
って真空引きした後、N2 ガスを導入し、チャンバー2
4内をN2 雰囲気にした後、ヒーターブロック27,2
8により上型29、下型30を加熱し、成形するガラス
の粘度で10-9d・Pa・sに対応する温度(SK1
2:630℃、PSK50:420℃、LaSF01
6:740℃)になったら、油圧シリンダー32によ
り、上軸25を引き上げ、下型30の上に不図示のオー
トハンドにより成形素材(ボールレンズ)を置いた。そ
のままの型温度で、2分間保持した後、油圧シリンダー
32により上軸25を降下させ、上型29と下型30で
ボールレンズを3,000Nの力で3分間プレスした。
その後、70℃/分で冷却を行い、上下型温度が所望の
温度(SK12:540℃、PSK50:340℃、L
aSF016:620℃)になった時点で上型29を上
昇させ、不図示のオートハンドで下型30上の成形品3
1を取り出し、続いて不図示の置換装置を通して成形品
31をチャンバー24より取り出した。再び上下型を加
熱し、上記操作を繰り返し、5,000ショット(sh
ot)成形を行った。
って真空引きした後、N2 ガスを導入し、チャンバー2
4内をN2 雰囲気にした後、ヒーターブロック27,2
8により上型29、下型30を加熱し、成形するガラス
の粘度で10-9d・Pa・sに対応する温度(SK1
2:630℃、PSK50:420℃、LaSF01
6:740℃)になったら、油圧シリンダー32によ
り、上軸25を引き上げ、下型30の上に不図示のオー
トハンドにより成形素材(ボールレンズ)を置いた。そ
のままの型温度で、2分間保持した後、油圧シリンダー
32により上軸25を降下させ、上型29と下型30で
ボールレンズを3,000Nの力で3分間プレスした。
その後、70℃/分で冷却を行い、上下型温度が所望の
温度(SK12:540℃、PSK50:340℃、L
aSF016:620℃)になった時点で上型29を上
昇させ、不図示のオートハンドで下型30上の成形品3
1を取り出し、続いて不図示の置換装置を通して成形品
31をチャンバー24より取り出した。再び上下型を加
熱し、上記操作を繰り返し、5,000ショット(sh
ot)成形を行った。
【0030】5,000ショット(shot)の成形結
果は、前記表に示すように第1のコーティング膜の融点
の0.33倍がガラスの成形温度よりも高ければ良好な
成形性が得られ、ガラスの成形温度よりも低い場合に
は、成形温度に加熱するだけで、下地のCrまたはTi
が表面に拡散し型の色が変わり、離型性の悪化、膜の剥
離、ガラスと型の融着を招いた。
果は、前記表に示すように第1のコーティング膜の融点
の0.33倍がガラスの成形温度よりも高ければ良好な
成形性が得られ、ガラスの成形温度よりも低い場合に
は、成形温度に加熱するだけで、下地のCrまたはTi
が表面に拡散し型の色が変わり、離型性の悪化、膜の剥
離、ガラスと型の融着を招いた。
【0031】また、第2のコーティング膜の融点の0.
33倍がガラスの成形温度よりも高い場合、下地のC
r、Tiは、最表面までは拡散しないものの、第1のコ
ーティング膜の融点の0.33倍がガラスの成形温度よ
りも高ければ良好な成形性が得られるが、ガラスの成形
温度よりも低い場合には、下地のCrまたはTiが第1
のコーティング膜に拡散し、第1のコーティング膜と第
2のコーティング膜の間に応力が発生し、その結果両者
の密着が悪くなり、膜の剥離を招いた。
33倍がガラスの成形温度よりも高い場合、下地のC
r、Tiは、最表面までは拡散しないものの、第1のコ
ーティング膜の融点の0.33倍がガラスの成形温度よ
りも高ければ良好な成形性が得られるが、ガラスの成形
温度よりも低い場合には、下地のCrまたはTiが第1
のコーティング膜に拡散し、第1のコーティング膜と第
2のコーティング膜の間に応力が発生し、その結果両者
の密着が悪くなり、膜の剥離を招いた。
【0032】なお、本実施例では、中間層膜の膜厚を5
0nm、第1のコーティング膜の膜厚を50nm、第2
のコーティング膜の膜厚を250nmとしたが、各層の
膜厚はこれに限らず、前述した膜厚であれば、好適に成
形が可能である。
0nm、第1のコーティング膜の膜厚を50nm、第2
のコーティング膜の膜厚を250nmとしたが、各層の
膜厚はこれに限らず、前述した膜厚であれば、好適に成
形が可能である。
【0033】また、図3に示すような研削研磨できない
形状の階段状の型を超硬工具による切削加工により加工
後、プレス面をダイヤモンドバイトによる切削加工によ
り非常に高精度に仕上げた。なお、この時に用いた型母
材は超硬合金ではなく、切削加工可能な材料とした(例
えば、超硬合金製の母材上に設けられた快削性セラミッ
クス、BN含有窒化珪素等)。
形状の階段状の型を超硬工具による切削加工により加工
後、プレス面をダイヤモンドバイトによる切削加工によ
り非常に高精度に仕上げた。なお、この時に用いた型母
材は超硬合金ではなく、切削加工可能な材料とした(例
えば、超硬合金製の母材上に設けられた快削性セラミッ
クス、BN含有窒化珪素等)。
【0034】この型についても上記と同様の試験を行っ
たが全く同じ結果が得られた。なお、この成形品は回折
格子の一種であり、所謂、微細光学素子の一例である。
たが全く同じ結果が得られた。なお、この成形品は回折
格子の一種であり、所謂、微細光学素子の一例である。
【0035】なお、ここで言う研削研磨では加工できな
い形状とは、自由曲面を持つ素子(所謂自由曲面素
子)、微細なパターンを持つ素子(所謂微細光学素
子)、各種形状(球面や非球面や平面等)が組み合わさ
れて研磨では作製不可能もしくは貼り合わせの複雑な形
状の型になってしまうもの、及びこれらの組み合わさっ
た形状のものを示す。
い形状とは、自由曲面を持つ素子(所謂自由曲面素
子)、微細なパターンを持つ素子(所謂微細光学素
子)、各種形状(球面や非球面や平面等)が組み合わさ
れて研磨では作製不可能もしくは貼り合わせの複雑な形
状の型になってしまうもの、及びこれらの組み合わさっ
た形状のものを示す。
【0036】
【表1】
【0037】
【表2】
【0038】
【表3】
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、上記した構成によっ
て、従来の型材料では実現できなかった前記の必要条件
を全て満足した型を得ることができ、この型を用いるこ
とによって、光学ガラス素子を直接プレスして成形する
ことが可能となる。
て、従来の型材料では実現できなかった前記の必要条件
を全て満足した型を得ることができ、この型を用いるこ
とによって、光学ガラス素子を直接プレスして成形する
ことが可能となる。
【0040】すなわち、第1の発明によれば、耐熱性が
あり、加工性に優れた材料をプレス成形用型の母材と
し、これを成形すべき光学ガラス素子型形状の押し型に
加工し、さらにその上に中間層として金属膜を形成し、
更にその上に、金(Au)、イリジウム(Ir)、レニ
ウム(Re)、オスミウム(Os)、パラジウム(P
d)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、白金
(Pt)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、及
びモリブデン(Mo)から成る群から選ばれた少なくと
も1種の元素を主成分とする第1のコーティング膜を形
成し、さらにその上に、金(Au)、イリジウム(I
r)、レニウム(Re)、オスミウム(Os)、パラジ
ウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(R
u)、白金(Pt)、タンタル(Ta)、タングステン
(W)、及びモリブデン(Mo)から成る群から選ばれ
た少なくとも1種の元素を主成分とする第2のコーティ
ング膜を形成してなる一対の型を用い、不活性ガス雰囲
気あるいは真空下において成形すべきガラスをその軟化
温度以上に加熱後加圧成形して光学ガラス素子を得るの
でガラス光学素子の成形方法として理想的な方法であ
る。
あり、加工性に優れた材料をプレス成形用型の母材と
し、これを成形すべき光学ガラス素子型形状の押し型に
加工し、さらにその上に中間層として金属膜を形成し、
更にその上に、金(Au)、イリジウム(Ir)、レニ
ウム(Re)、オスミウム(Os)、パラジウム(P
d)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、白金
(Pt)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、及
びモリブデン(Mo)から成る群から選ばれた少なくと
も1種の元素を主成分とする第1のコーティング膜を形
成し、さらにその上に、金(Au)、イリジウム(I
r)、レニウム(Re)、オスミウム(Os)、パラジ
ウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(R
u)、白金(Pt)、タンタル(Ta)、タングステン
(W)、及びモリブデン(Mo)から成る群から選ばれ
た少なくとも1種の元素を主成分とする第2のコーティ
ング膜を形成してなる一対の型を用い、不活性ガス雰囲
気あるいは真空下において成形すべきガラスをその軟化
温度以上に加熱後加圧成形して光学ガラス素子を得るの
でガラス光学素子の成形方法として理想的な方法であ
る。
【0041】第2の発明によれば、耐熱性があり、加工
性に優れた材料をプレス成形用型の母材とし、これを成
形すべき光学ガラス素子型形状の押し型に加工し、さら
にその上に中間層として金属膜を形成し、更にその上
に、金(Au)、イリジウム(Ir)、レニウム(R
e)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジ
ウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)、タ
ンタル(Ta)、タングステン(W)、及びモリブデン
(Mo)から成る群から選ばれた少なくとも1種の元素
を主成分とする第1のコーティング膜を形成し、さらに
その上に、金(Au)、イリジウム(Ir)、レニウム
(Re)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、
ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、白金(P
t)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、及びモ
リブデン(Mo)から成る群から選ばれた少なくとも1
種の元素を主成分とする第2のコーティング膜を形成す
ることによって、前述した光学ガラス成形用型材料とし
ての必要条件を全て満足した光学ガラスのプレス成形用
型を提供したものであり、高精度な光学ガラス素子を極
めて短いタクトで大量に製造するために極めて有効であ
る。
性に優れた材料をプレス成形用型の母材とし、これを成
形すべき光学ガラス素子型形状の押し型に加工し、さら
にその上に中間層として金属膜を形成し、更にその上
に、金(Au)、イリジウム(Ir)、レニウム(R
e)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジ
ウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)、タ
ンタル(Ta)、タングステン(W)、及びモリブデン
(Mo)から成る群から選ばれた少なくとも1種の元素
を主成分とする第1のコーティング膜を形成し、さらに
その上に、金(Au)、イリジウム(Ir)、レニウム
(Re)、オスミウム(Os)、パラジウム(Pd)、
ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、白金(P
t)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、及びモ
リブデン(Mo)から成る群から選ばれた少なくとも1
種の元素を主成分とする第2のコーティング膜を形成す
ることによって、前述した光学ガラス成形用型材料とし
ての必要条件を全て満足した光学ガラスのプレス成形用
型を提供したものであり、高精度な光学ガラス素子を極
めて短いタクトで大量に製造するために極めて有効であ
る。
【0042】第3の発明によれば、前記第1のコーティ
ング膜を形成する元素単体または合金の融点Tm[K]
の0.33倍が成形するガラスの成形温度よりも高くし
たので、第1のコーティング膜で下地成分がブロックさ
れ、母材と表面層の間の金属中間層成分が拡散して表面
に出てくることがないので、表面層本来の性能を発揮で
き、前述した光学ガラス成形用型材料としての必要条件
を全て満足した光学ガラスのプレス成形用型を提供した
ものであり、高精度な光学ガラス素子を極めて短いタク
トで大量に製造するために極めて有効である。
ング膜を形成する元素単体または合金の融点Tm[K]
の0.33倍が成形するガラスの成形温度よりも高くし
たので、第1のコーティング膜で下地成分がブロックさ
れ、母材と表面層の間の金属中間層成分が拡散して表面
に出てくることがないので、表面層本来の性能を発揮で
き、前述した光学ガラス成形用型材料としての必要条件
を全て満足した光学ガラスのプレス成形用型を提供した
ものであり、高精度な光学ガラス素子を極めて短いタク
トで大量に製造するために極めて有効である。
【0043】第4の発明によれば、プレス成形用型母材
として、タングステンカーバイド(WC)を主成分とす
る超硬合金、快削性セラミックスからなる切削加工層を
成形面に持つ超硬合金、または窒化ホウ素含有窒化珪素
を用いたので、型の加工に要する時間、コストの大幅な
削減が可能となった。
として、タングステンカーバイド(WC)を主成分とす
る超硬合金、快削性セラミックスからなる切削加工層を
成形面に持つ超硬合金、または窒化ホウ素含有窒化珪素
を用いたので、型の加工に要する時間、コストの大幅な
削減が可能となった。
【図1】本発明の実施例を示す概略断面図。
【図2】光学素子のプレス成形装置の概略断面図。
【図3】光学素子のプレス成形型の概略断面図。
1 型母材 2 金属膜(CrまたはTi) 3 第1のコーティング膜 4 第2のコーティング膜 5 回折格子成形用型 24 チャンバー 25 上軸 26 下軸 27 ヒーターブロック 28 ヒーターブロック 29 上型 30 下型 31 ガラス 32 油圧シリンダー
Claims (4)
- 【請求項1】 耐熱性があり、加工性に優れた材料をプ
レス成形用型の母材とし、これを成形すべき光学ガラス
素子型形状の押し型に加工し、更にその上に中間層とし
て金属膜を形成し、更にその上に、金(Au)、イリジ
ウム(Ir)、レニウム(Re)、オスミウム(O
s)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニ
ウム(Ru)、白金(Pt)、タンタル(Ta)、タン
グステン(W)、及びモリブデン(Mo)から成る群か
ら選ばれた少なくとも1種の元素を主成分とする第1の
コーティング膜を形成し、さらにその上に、金(A
u)、イリジウム(Ir)、レニウム(Re)、オスミ
ウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(R
h)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)、タンタル
(Ta)、タングステン(W)、及びモリブデン(M
o)から成る群から選ばれた少なくとも1種の元素を主
成分とする第2のコーティング膜を形成してなる一対の
型を用い、不活性ガス雰囲気あるいは真空下において成
形すべきガラスをその軟化温度以上に加熱後加圧成形し
て光学ガラス素子を得ることを特徴とする光学ガラス素
子の成形方法。 - 【請求項2】 耐熱性があり、加工性に優れた材料をプ
レス成形用型の母材とし、これを成形すべき光学ガラス
素子型形状の押し型に加工し、さらにその上に中間層と
して金属膜を形成し、更にその上に、金(Au)、イリ
ジウム(Ir)、レニウム(Re)、オスミウム(O
s)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニ
ウム(Ru)、白金(Pt)、タンタル(Ta)、タン
グステン(W)、及びモリブデン(Mo)から成る群か
ら選ばれた少なくとも1種の元素を主成分とする第1の
コーティング膜を形成し、さらにその上に、金(A
u)、イリジウム(Ir)、レニウム(Re)、オスミ
ウム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(R
h)、ルテニウム(Ru)、白金(Pt)、タンタル
(Ta)、タングステン(W)、及びモリブデン(M
o)から成る群から選ばれた少なくとも1種の元素を主
成分とする第2のコーティング膜を形成したことを特徴
とする光学ガラス素子成形用型。 - 【請求項3】 前記第1のコーティング膜を形成する元
素単体または合金の融点Tm[K]の0.33倍が成形
するガラスの成形温度よりも高いことを特徴とする請求
項2に記載の光学ガラス素子成形用型。 - 【請求項4】 プレス成形用型母材として、タングステ
ンカーバイド(WC)を主成分とする超硬合金、快削性
セラミックスからなる切削加工層を成形面に持つ超硬合
金、または窒化ホウ素含有窒化珪素を用いたことを特徴
とする請求項2に記載の光学ガラス素子成形用型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000121131A JP2001302273A (ja) | 2000-04-21 | 2000-04-21 | 光学ガラス素子成形用型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000121131A JP2001302273A (ja) | 2000-04-21 | 2000-04-21 | 光学ガラス素子成形用型 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001302273A true JP2001302273A (ja) | 2001-10-31 |
Family
ID=18631829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000121131A Pending JP2001302273A (ja) | 2000-04-21 | 2000-04-21 | 光学ガラス素子成形用型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001302273A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1428801A3 (en) * | 2002-12-13 | 2004-06-23 | Sumita Optical Glass, Inc. | A coated moulding die for producing an optical glass element |
| JP2007137737A (ja) * | 2005-11-21 | 2007-06-07 | Sumita Optical Glass Inc | 光学ガラス素子成形型 |
| JP2007145690A (ja) * | 2005-11-04 | 2007-06-14 | Olympus Corp | 複合光学素子の製造方法 |
| JP2007186384A (ja) * | 2006-01-13 | 2007-07-26 | Kobe Steel Ltd | ガラス成形用硬質皮膜及びその硬質皮膜を備えたガラス成形用金型 |
| JP2008120639A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Sumita Optical Glass Inc | 光学ガラス素子成形型 |
| JP2008127264A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Tokai Rubber Ind Ltd | 成形型 |
| DE102006059775A1 (de) * | 2006-12-15 | 2008-06-19 | Schott Ag | Beschichtung für Formwerkzeuge |
| JP2009046320A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-03-05 | Sumita Optical Glass Inc | 光学ガラス素子成形型 |
| WO2021142882A1 (zh) * | 2020-01-14 | 2021-07-22 | 诚瑞光学(常州)股份有限公司 | 用于制造光学玻璃元件的成型模具和光学玻璃元件 |
-
2000
- 2000-04-21 JP JP2000121131A patent/JP2001302273A/ja active Pending
Cited By (9)
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Legal Events
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