JP2973533B2 - 光学素子成形方法および成形用金型 - Google Patents
光学素子成形方法および成形用金型Info
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- JP2973533B2 JP2973533B2 JP3018962A JP1896291A JP2973533B2 JP 2973533 B2 JP2973533 B2 JP 2973533B2 JP 3018962 A JP3018962 A JP 3018962A JP 1896291 A JP1896291 A JP 1896291A JP 2973533 B2 JP2973533 B2 JP 2973533B2
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- JP
- Japan
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- mold
- optical element
- surface layer
- base material
- chromium
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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
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガラス等の光学材料を金
型でプレス成形することによって光学素子を得るための
方法および金型そのものに関するものである。
型でプレス成形することによって光学素子を得るための
方法および金型そのものに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガラスレンズを得るための金型と
して、超硬合金の母材上に炭化クロム、窒化クロム等の
クロム化合物によって表面層を形成し、この金型によっ
て不活性ガス雰囲気中でプレスを行うことが知られてい
る。
して、超硬合金の母材上に炭化クロム、窒化クロム等の
クロム化合物によって表面層を形成し、この金型によっ
て不活性ガス雰囲気中でプレスを行うことが知られてい
る。
【０００３】たとえば、特開昭６２−８７４２３号公報
や特開昭６３−１２３８２２号公報では窒化クロムや炭
化クロムを表面層に用いることが開示されている。ま
た、特開平２−２６８４１号公報では酸化クロムや酸炭
化クロムや酸窒化クロム等を表面層に用いた金型でアル
ゴンガス雰囲気中でプレスを行うことが開示されてい
る。
や特開昭６３−１２３８２２号公報では窒化クロムや炭
化クロムを表面層に用いることが開示されている。ま
た、特開平２−２６８４１号公報では酸化クロムや酸炭
化クロムや酸窒化クロム等を表面層に用いた金型でアル
ゴンガス雰囲気中でプレスを行うことが開示されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般に、クロム化合物
は母材に対する密着性やガラスに対する離型性や硬度の
高さなどのバランスが良いのでよく用いられているが、
局所的な組成のばらつきのために金型上の温度分布が一
様でなく、特に高温では成形されたレンズの表面形状が
金型の表面形状と一致しなくなる可能性がある。
は母材に対する密着性やガラスに対する離型性や硬度の
高さなどのバランスが良いのでよく用いられているが、
局所的な組成のばらつきのために金型上の温度分布が一
様でなく、特に高温では成形されたレンズの表面形状が
金型の表面形状と一致しなくなる可能性がある。
【０００５】また、酸化、窒化によりあるいは繰り返し
プレスを行うことや高温高圧下でプレスを行うことによ
り組成のばらつきは一層大きくなるので、表面層に傷や
剥離が生じやすくなり、得られるレンズの品質が低下し
やすかった。
プレスを行うことや高温高圧下でプレスを行うことによ
り組成のばらつきは一層大きくなるので、表面層に傷や
剥離が生じやすくなり、得られるレンズの品質が低下し
やすかった。
【０００６】このため、従来は高温下や高圧下では、限
られた種類のガラスしかプレスができなかった。
られた種類のガラスしかプレスができなかった。
【０００７】また、炭化クロムについては高温下では空
気中の酸素や窒素にたとえ小量であっても過敏に反応す
るため金型の劣化が早く、同様の欠点があった。
気中の酸素や窒素にたとえ小量であっても過敏に反応す
るため金型の劣化が早く、同様の欠点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような従来のプレス
での制限をなくすために、本発明では表面層としてクロ
ム化合物ではなくクロム単体を用いることを第１の特徴
としている。また、クロムと他の金属特にコバルト、モ
リブデン、チタンとの合金を用いることを第２の特徴と
している。
での制限をなくすために、本発明では表面層としてクロ
ム化合物ではなくクロム単体を用いることを第１の特徴
としている。また、クロムと他の金属特にコバルト、モ
リブデン、チタンとの合金を用いることを第２の特徴と
している。
【０００９】
【作用】そして、このように化合物ではなくクロムの単
体を表面層として用いるために、組成のばらつきはな
く、金型上での温度分布は一様となるので、表面層に欠
陥が生じにくく高温高圧でも多数回のプレスが行える。
体を表面層として用いるために、組成のばらつきはな
く、金型上での温度分布は一様となるので、表面層に欠
陥が生じにくく高温高圧でも多数回のプレスが行える。
【００１０】また、実験によればクロムと上にあげた金
属との合金も表面層に欠陥が生じにくく高温高圧下で多
数回のプレスが行える。
属との合金も表面層に欠陥が生じにくく高温高圧下で多
数回のプレスが行える。
【００１１】
【第１実施例】図１、２に本発明を適用したガラス成形
用プレス装置を示す。図１に示すように、金型１、２が
収まる成形室Ｃを密閉できるように箱体Ａ、Ｂが設けら
れている。そして、この成形室Ｃには吸入管Ｄと排出管
Ｅとが接続されている。金型１、２について図２を用い
てさらに詳しく説明すると、上側の金型１は、直径２０
ｍｍで曲率半径５５ｍｍの凸面を有する超硬合金からな
る母材３と、母材３上にスパッタリングによって形成さ
れた膜厚０．５μｍの単体クロムからなる表面層４とで
構成されている。下側の金型２も、同様に直径２０ｍｍ
の平面を有し超硬合金からなる母材５と母材５上に設け
られた膜厚０．５μｍのクロム表面層６とで構成されて
いる。そして金型１、２の表面粗さは最大０．０３０μ
ｍに抑えられている。
用プレス装置を示す。図１に示すように、金型１、２が
収まる成形室Ｃを密閉できるように箱体Ａ、Ｂが設けら
れている。そして、この成形室Ｃには吸入管Ｄと排出管
Ｅとが接続されている。金型１、２について図２を用い
てさらに詳しく説明すると、上側の金型１は、直径２０
ｍｍで曲率半径５５ｍｍの凸面を有する超硬合金からな
る母材３と、母材３上にスパッタリングによって形成さ
れた膜厚０．５μｍの単体クロムからなる表面層４とで
構成されている。下側の金型２も、同様に直径２０ｍｍ
の平面を有し超硬合金からなる母材５と母材５上に設け
られた膜厚０．５μｍのクロム表面層６とで構成されて
いる。そして金型１、２の表面粗さは最大０．０３０μ
ｍに抑えられている。
【００１２】プレス時には、金型２上に直径１５ｍｍの
加熱されたＢＫ７からなるガラスブランクＧを置き、成
形室Ｃを密閉してから吸入管Ｄからアルゴンガスを注入
しながら排出管Ｅによって空気を抜き金型に悪影響を与
える酸素、窒素、水蒸気などを取り除く。そして、金型
１、２を６５０℃に加熱し圧力１００Ｋｇ／ｃｍ2 でプ
レスし、有効径１３ｍｍの平凹レンズを得る。
加熱されたＢＫ７からなるガラスブランクＧを置き、成
形室Ｃを密閉してから吸入管Ｄからアルゴンガスを注入
しながら排出管Ｅによって空気を抜き金型に悪影響を与
える酸素、窒素、水蒸気などを取り除く。そして、金型
１、２を６５０℃に加熱し圧力１００Ｋｇ／ｃｍ2 でプ
レスし、有効径１３ｍｍの平凹レンズを得る。
【００１３】実験によると、このプレスを５０００サイ
クル繰り返しても、得られるレンズの形状はほとんど変
化せず、金型１、２の最大表面粗さも０．０３３μｍに
とどまる。
クル繰り返しても、得られるレンズの形状はほとんど変
化せず、金型１、２の最大表面粗さも０．０３３μｍに
とどまる。
【００１４】また、ＢＫ７でなくＳＦ６からなるガラス
ブランクから同形状のレンズを得る場合には、金型１、
２の温度を５００°Ｃとすることにより３０００回程度
まではレンズの形状はほとんど変化せず、表面粗さにも
大きな影響はない。ＬａＫ９からなるガラスブランクに
ついても金型温度を７２０°Ｃとすることにより問題な
く一定形状のレンズが得られる。
ブランクから同形状のレンズを得る場合には、金型１、
２の温度を５００°Ｃとすることにより３０００回程度
まではレンズの形状はほとんど変化せず、表面粗さにも
大きな影響はない。ＬａＫ９からなるガラスブランクに
ついても金型温度を７２０°Ｃとすることにより問題な
く一定形状のレンズが得られる。
【００１５】金型１、２は平凹レンズを得るために平凸
の組み合わせになっているが両方とも凸面にしたり両面
とも凹面にしたりあるいは非球面と球面の組み合わせに
したりしてもよい。
の組み合わせになっているが両方とも凸面にしたり両面
とも凹面にしたりあるいは非球面と球面の組み合わせに
したりしてもよい。
【００１６】また、金型の母材には超硬合金でなくクロ
ムとなじみのよいステンレスなどの他の金属やセラミク
スなどを用いてもよい。さらに図３に示すように母材と
表面層との間にクロムや母材とのなじみのよい中間層を
設けてもよい。
ムとなじみのよいステンレスなどの他の金属やセラミク
スなどを用いてもよい。さらに図３に示すように母材と
表面層との間にクロムや母材とのなじみのよい中間層を
設けてもよい。
【００１７】図３の金型では上金型１１は直径２０ｍｍ
で曲率半径５５ｍｍの凸面を有する母材１３上に中間層
１７を設け、さらに中間層１７の上に膜厚０．５μｍの
クロム単体からなる表面層１４がスパッタリングによっ
てコートされており下金型１２についても母材１５の表
面が平面であるという違いはあるのものの同様な中間層
１８が設けられている。
で曲率半径５５ｍｍの凸面を有する母材１３上に中間層
１７を設け、さらに中間層１７の上に膜厚０．５μｍの
クロム単体からなる表面層１４がスパッタリングによっ
てコートされており下金型１２についても母材１５の表
面が平面であるという違いはあるのものの同様な中間層
１８が設けられている。
【００１８】
【第２実施例】第１実施例では表面層としてクロムの単
体を用いたが、実験によればクロムと特定の金属との合
金であっても同様の効果が得られることが判明した。
体を用いたが、実験によればクロムと特定の金属との合
金であっても同様の効果が得られることが判明した。
【００１９】図１に示したものと同様の金型を用いて表
面層のみクロムに対して重量比で１５％コバルトを含有
する合金を用いると、金型温度を６７０℃まで上げても
３０００回程度までは金型の劣化なしに良好なレンズを
成形することができた。
面層のみクロムに対して重量比で１５％コバルトを含有
する合金を用いると、金型温度を６７０℃まで上げても
３０００回程度までは金型の劣化なしに良好なレンズを
成形することができた。
【００２０】同様に同重量比のモリブデンとの合金やチ
タンとの合金あるいはコバルト、モリブデン、チタンを
それぞれ５％づつ含有する合金であっても良好な結果が
得られた。
タンとの合金あるいはコバルト、モリブデン、チタンを
それぞれ５％づつ含有する合金であっても良好な結果が
得られた。
【００２１】さらに、これら３種の金属の含有量の合計
が０.５〜２０％の範囲では金型の劣化の程度は低かっ
た。
が０.５〜２０％の範囲では金型の劣化の程度は低かっ
た。
【００２２】
【発明の効果】このように、表面層をクロム単体によっ
て形成された金型は、金型表面の劣化が起こりにくいた
め金型寿命が延び、熱伝導も常に一様であるために一定
形状の光学素子を得ることができる。
て形成された金型は、金型表面の劣化が起こりにくいた
め金型寿命が延び、熱伝導も常に一様であるために一定
形状の光学素子を得ることができる。
【００２３】また、上に示したようなクロム合金を用い
れば表面硬度はクロム単体よりも高いのにかかわらず、
単体に近い耐久性が得られる。
れば表面硬度はクロム単体よりも高いのにかかわらず、
単体に近い耐久性が得られる。
【００２４】さらに、金型交換の頻度が低くなるので交
換の手間もかからない。
換の手間もかからない。
【図１】 本発明実施例の金型を用いたプレス装置を説
明する説明図である。
明する説明図である。
【図２】 本発明の金型の構成を示す構成図である。
【図３】 金型の他の構成例を示す構成図である。
母材: ３、５、１３、１５ 表面層: ４、６、１４、１６
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 徳永 英男 (56)参考文献 特開 昭60−180926（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−115834（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−26841（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−16923（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C03B 11/00 C03B 40/00
Claims (10)
- 【請求項１】 母材上に表面層を有する光学素子成形用
金型であって、母材を超硬合金、ステンレス、セラミク
スのいずれかで構成するとともに、表面層をクロム単体
で形成したことを特徴とする光学素子成形用金型。 - 【請求項２】 不活性ガス中で使用することを特徴とす
る請求項１記載の光学素子成形用金型。 - 【請求項３】 母材上に直接表面層を形成したことを特
徴とする請求項１記載の光学素子成形用金型。 - 【請求項４】 母材上に中間層を形成し、さらに中間層
上に表面層を形成したことを特徴とする請求項１記載の
光学素子成形用金型。 - 【請求項５】 母材上に表面層を有する光学素子成形要
金型であって、母材を超硬合金、ステンレス、セラミク
スのいずれかで構成するとともに、表面層をコバルト、
モリブデン、チタンのうち少なくとも１つの金属とクロ
ムの合金で形成したことを特徴とする光学素子成形用金
型。 - 【請求項６】 クロムに対する上記３種の金属の含有量
合計が0.5〜20％であることを特徴とする請求項５記載
の光学素子成形用金型。 - 【請求項７】 不活性ガス中で使用することを特徴とす
る請求項５記載の光学素子成形用金型。 - 【請求項８】 母材上に直接表面層を形成したことを特
徴とする請求項５記載の光学素子成形用金型。 - 【請求項９】 母材上に中間層を形成し、さらに中間層
上に表面層を形成したことを特徴とする請求項５記載の
光学素子成形用金型。 - 【請求項１０】 請求項１乃至９のいずれかの光学素子
成形用金型を使用することを特徴とする光学素子成形方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3018962A JP2973533B2 (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 光学素子成形方法および成形用金型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3018962A JP2973533B2 (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 光学素子成形方法および成形用金型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04260619A JPH04260619A (ja) | 1992-09-16 |
| JP2973533B2 true JP2973533B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=11986276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3018962A Expired - Fee Related JP2973533B2 (ja) | 1991-02-12 | 1991-02-12 | 光学素子成形方法および成形用金型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2973533B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5702735A (en) * | 1994-06-10 | 1997-12-30 | Johnson & Johnson Vision Products, Inc. | Molding arrangement to achieve short mold cycle time |
| JP4371048B2 (ja) | 2004-12-21 | 2009-11-25 | コニカミノルタオプト株式会社 | 光学ガラス成形用金型及び光学ガラス素子 |
| JP5077251B2 (ja) | 2009-01-20 | 2012-11-21 | コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 | 金型、金型の製造方法、ガラスゴブの製造方法及びガラス成形体の製造方法 |
-
1991
- 1991-02-12 JP JP3018962A patent/JP2973533B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04260619A (ja) | 1992-09-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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