JP3938107B2

JP3938107B2 - Hybrid mold

Info

Publication number: JP3938107B2
Application number: JP2003181276A
Authority: JP
Inventors: 茂雄浦井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2023-06-25
Also published as: JP2005015266A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子等を成形するための、異種材で構成されたハイブリッド成形型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、非球面や自由曲面等の複雑な形状を有する光学素子が多く設計されてきている。こういった複雑な形状を有する光学素子を研削、研磨等により大量に加工するのには時間とコストがかかる。そのため、ガラスモールド成形や射出成形で一発成形する方法が行われているが、複雑な形状の成形品を量産するには、やはり、相当数の複雑な形状を有する成形型を用意しなければならない。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３２０３４０２号公報
【特許文献２】
特開平２−１０２１３６号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
こういった複雑な形状を有する成形型を簡単に加工する方法として、光学素子を成形するための成形型をプレスにより一発成形する方法が、例えば特許第３２０３４０２号公報（特許文献１）に開示されている。この方法によれば、複雑な形状のガラス製の成形型が簡単に作製できる。しかしながら、ガラス製の成形型は材質的にカケやすく、熱伝導率も比較的小さいために温度分布が大きくなり易い等の欠点がある。
【０００５】
そのため、特開平２−１０２１３６号公報（特許文献２）には、ガラスと超硬合金等の異種材を接合したハイブリッド成形型の技術が開示されている。この開示の方法により、ガラス厚みを薄くほぼ等厚とすれば温度分布の問題は解決される。しかしながら、異種材の接合体であるため、特に異種材接合部の端部の応力集中によって剥離し易いという問題がある。
【０００６】
なお、図１にガラス厚みを薄く略等厚とした従来の型構造の側断面図を示す。図１において、１は成形面４を有し略等厚の薄いガラスからなる第１の型部分、２は超硬合金からなり型の基台となる第２の型部分、３は第１の型部分１と第２の型部分２の融着面、４は光学素子の素材であるガラス材料をプレス成形するための成形面、４ａは光学素子の光学機能面を成形する部分である光学機能面成形部である。このような従来のハイブリッド成形型では、前述したようにガラスからなる第１の型部分１と超硬合金からなる第２の型部分２の間で剥離がおきやすい。
【０００７】
そこで、図２に示すように、剥離を防止するために融着接合面の全てに凹凸を設けるという方法も提案されている。図２は、この融着接合面の全面に凹凸を設けた型構造を示す側断面図である。図２において、図１と同一符号を付した部分は、図１の場合と同一機能部分を示す。
【０００８】
しかしながら、この方法によるとガラスの厚みに差がついてしまうので僅かでも熱膨張係数に差があれば温度変化により光学機能面の形状精度が悪化するという問題が新たに発生する。また、ガラスが薄いために凹凸のエッジ部からワレが生じ易くなる。
【０００９】
さらに、ガラスが薄くなると、その型を用い成形される成形品からの応力が接合部へより強く作用することになるので、剥離し易くなるという問題も起きる。つまり、成形型の温度分布を均一にするためにガラスの厚みを極力薄くしていくと、剥離、ワレ、形状精度の面で問題が出てしまう。
【００１０】
従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガラスの厚みが薄くても、接合面の端部からの剥離、ワレが発生せず、温度分布と形状精度と耐久性に優れた異種材から成るハイブリッド成形型を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わるハイブリッド成形型は、表面に光学素子を成形するための成形面を有し、ガラスからなる板状に形成された第１の型部分と、型の基台部分を構成し、前記第１の型部分を加熱プレスすることで、融着により固定された、金属またはセラミックからなる第２の型部分とを具備し、前記第１の型部分は、前記成形面の中央周辺の光学有効部分では略均一の厚みであり、周辺部分では端部に向かうにつれて厚みが薄くなるように形成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係わるハイブリッド成形型は、表面に光学素子を成形するための成形面を有し、ガラスからなる板状に形成された第１の型部分と、型の基台部分を構成し、前記第１の型部分を加熱プレスすることで、融着により固定された、金属またはセラミックからなる第２の型部分とを具備し、前記第１の型部分は、前記成形面の中央周辺の光学有効部分では略均一の厚みであり、周辺部が前記第２の型部分を包み込むように前記第２の型部分の厚さ方向に延長されていることを特徴とする。
【００１５】
また、この発明に係わるハイブリッド成形型において、前記第１の型部分は、端部に向かうにつれて厚みが薄く形成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係わるハイブリッド成形型は、表面に光学素子を成形するための成形面を有し、ガラスからなる板状に形成された第１の型部分と、型の基台部分を構成し、前記第１の型部分を加熱プレスすることで、融着により固定された、金属またはセラミックからなる第２の型部分とを具備し、前記第１の型部分は、前記成形面の中央周辺の光学有効部分では略均一の厚みであり、周辺部が前記第２の型部分に包み込まれるように前記第２の型部分の厚さ方向に延長されていることを特徴とする。
【００１９】
また、この発明に係わるハイブリッド成形型において、前記第１の型部分は、端部に向かうにつれて厚みが薄く形成されていることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図３は本発明の第１の実施形態にかかわるハイブリッド成形型を示す側断面図である。
【００２３】
図３において、１１は成形面１４を有し光学機能面成形部１４ａの部分がほぼ均一な厚みに形成された薄いガラスからなる第１の型部分、１２は超硬合金からなり型の基台となる第２の型部分、１３は第１の型部分１１と第２の型部分１２の融着部、１４は光学素子の素材であるガラス材料をプレス成形するための成形面、１４ａは光学素子の光学機能面を成形する部分である光学機能面成形部である。なお、本実施形態のハイブリッド成形型では、第１の型部分１１の端部１６の厚みが、図１、図２に示した従来の型に比べて薄くなっている。このように第１の型部分１１の端部を薄くすることにより、第１の型部分１１と第２の型部分１２の融着部の端部において応力集中が起きにくくなって、第１の型部分１１と第２の型部分１２が剥離しにくくなる。
【００２４】
以下、第１の実施形態のハイブリッド成形型のより具体的な実施例について説明する。
【００２５】
本実施例のハイブリッド成形型は２種の材質で構成されており、第１の型部分１１はホウケイ酸ガラス（ガラス転移点＝５４０℃、軟化点＝７３０℃）からなり、第２の型部分１２はＷＣ（炭化タングステン）を主成分とする超硬合金からなり、径は共に約φ１８ｍｍである。融着部１３は第１の型部分１１と第２の型部分１２との接合面である。成形面１４の寸法は、曲率半径が球Ｒ＝７ｍｍ、球冠の高さが３ｍｍ、光学機能面成形部１４ａの近辺における第１の型部分１１の厚みが２ｍｍである。この厚みを２ｍｍとしたのは、耐荷重（ワレ）を考慮した結果である。耐荷重の問題が生じない場合はより薄くすると温度分布がさらに少なくなるのでさらに良い。また、ここでは球Ｒの型を用いているが、平面、球面、非球面、自由曲面等の形状に関わらず本発明を適用可能である。
【００２６】
第１の型部分１１の成形面１４には、図示されていない母型により熱間プレスにより形成された光学機能面成形部１４ａが形成されている。
【００２７】
第１の型部分１１にガラスを選択した理由は、ガラスは熱により粘性流動し、複雑な形状でも熱間で簡単に加工でき、金属やセラミックスと比較的簡単に融着するからである。ただし、第１の型部分１１の材質は、ガラスに限定されるものではなく、第２の型部分１２と融着するならガラス以外のアモルファス合金、金属等でも良い。
【００２８】
第２の型部分１２に超硬合金を選択した理由は、耐熱性が高く強度も高いからである。第２の型部分１２には、第１の型部分１１よりも耐熱性と強度が高いものを選択した。必ずしも超硬合金でなければならないことは無く、耐熱性と強度の問題が生じないなら、金属、セラミック等でも良い。
【００２９】
図４は、上記のような、ガラスモールド用ハイブリッド成形型の製造工程を示す概略図である。図中、２０は後に第１の型部分１１となる型材料、１２は第２の型部分、２２は型材料２０を成形するための母型である。母型２２の材質はＷＣ基の超硬合金であり、母型２２の光学機能面成形部２２ａには第１の型部分１１との融着を防止するために、例えば炭素系の離型膜が成膜されている。
【００３０】
本実施例で行ったハイブリッド成形型の製造プロセスは、概略下記の（１）〜（３）の工程からなる。
【００３１】
工程（１）
型材料２０、第２の型部分１２、母型２２を図示していない熱源により加熱する。
【００３２】
工程（２）
母型２２で型材料２０を第２の型部分１２に押しつけ、型材料２０を第２の型部分１２に融着させ、かつ、型材料２０に母型２２の光学機能面成形部２２ａの形状を転写させ、第１の型部分１１を形成する。
【００３３】
工程（３）
第１の型部分１１、第２の型部分１２、及び母型２２を冷却し、母型２２と第１の型部分１１とを分離させる。
【００３４】
これらの（１）〜（３）の工程を温度と時間の関係で示すと図５に示すようになる。
【００３５】
以上の方法により作製したハイブリッド成形型を用い、実際に光学素子を成形することで、第１の型部分１１と第２の型部分１２の界面で剥離が生じた成形回数を調べた。図６にその結果を示す。本実施形態によれば、剥離が生じるまでの成形回数が従来例よりも増加しているのが分かる。
【００３６】
（第２の実施形態）
図７は本発明の第２の実施形態にかかわるハイブリッド成形型を示す側断面図である。
【００３７】
図７に示す成形型では、第１の型部分１１の端部が第２の型部分１２を包み込むように第２の型部分１２の厚さ方向に延長されて、延長部分１５を形成している。そして、この延長部分１５が、第１の型部分１１と第２の型部分１２の結合力を高める働きをする。
【００３８】
なお、延長部分１５の長さｌpは第１の型部分１１の厚みの２倍以上あることが好ましい。延長部分１５の長さｌpを、３、４、５、６、１０ｍｍとして、実際に光学素子を成形し、第１の型部分１１と第２の型部分１２の界面で剥離が生じた成形回数を調べた結果を図６に示す。
【００３９】
図６によれば、本実施形態の成形型では、剥離が生じるまでの成形回数が従来よりも増加していることがわかる。
【００４０】
（第３の実施形態）
図８は本発明の第３の実施形態にかかわるハイブリッド成形型を示す側断面図である。
【００４１】
図８に示す成形型では、第２の実施形態と同様に、第１の型部分１１の端部が第２の型部分１２を包み込むように第２の型部分１２の厚さ方向に延長されて、延長部分１７を形成している。延長部分１７は、先端に行くほどその厚みが薄くなっている。そして、この延長部分１７が、第１の型部分１１と第２の型部分１２の結合力を高める働きをする。また、延長部分１７の先端部が薄くなっているために、第１の型部分１１と第２の型部分１２の融着部の端部（延長部分１７の先端部）において応力集中が起きにくくなって、第１の型部分１１と第２の型部分１２が剥離しにくくなる。
【００４２】
なお、延長部分１７の長さｌpを４ｍｍとして、実際に光学素子を成形し、第１の型部分１１と第２の型部分１２の界面で剥離が生じた成形回数を調べた結果を図６に示す。
【００４３】
図６によれば、本実施形態の成形型では、剥離が生じるまでの成形回数が従来よりも増加していることがわかる。
【００４４】
（第４の実施形態）
図９は本発明の第４の実施形態にかかわるハイブリッド成形型を示す側断面図である。
【００４５】
図９に示す成形型では、第１の型部分１１の端部が第２の型部分１２に埋め込まれるように第２の型部分１２の厚さ方向に延長されて、延長部分１８を形成している。そして、この延長部分１８が、第１の型部分１１と第２の型部分１２の結合力を高める働きをする。
【００４６】
なお、延長部分１８の長さｌpは第１の型部分１１の厚みの２倍以上あることが好ましい。延長部分１８の長さｌpを、３、４、５、６、１０ｍｍとして、実際に光学素子を成形し、第１の型部分１１と第２の型部分１２の界面で剥離が生じた成形回数を調べた結果を図６に示す。
【００４７】
図６によれば、本実施形態の成形型では、剥離が生じるまでの成形回数が従来よりも増加していることがわかる。
【００４８】
（第５の実施形態）
図１０は本発明の第５の実施形態にかかわるハイブリッド成形型を示す側断面図である。
【００４９】
図１０に示す成形型では、第１の型部分１１の端部が第２の型部分１２に埋め込まれるように第２の型部分１２の厚さ方向に延長されて、延長部分１９を形成している。延長部分１９は、先端に行くほどその厚みが薄くなっている。そして、この延長部分１９が、第１の型部分１１と第２の型部分１２の結合力を高める働きをする。また、延長部分１９の先端部が薄くなっているために、第１の型部分１１と第２の型部分１２の融着部の端部（延長部分１９の先端部）において応力集中が起きにくくなって、第１の型部分１１と第２の型部分１２が分離しにくくなる。
【００５０】
なお、延長部分１９の長さｌpを４ｍｍとして、実際に光学素子を成形し、第１の型部分１１と第２の型部分１２の界面で剥離が生じた成形回数を調べた結果を図６に示す。
【００５１】
図６によれば、本実施形態の成形型では、剥離が生じるまでの成形回数が従来よりも増加していることがわかる。
【００５２】
（第６乃至第９の実施形態）
作成方法、材質、型の外径等は第１乃至第５の実施形態と同様にして、図１１（第６の実施形態）、図１２（第７の実施形態）、図１３（第８の実施形態）、図１４（第９の実施形態）に示すような型を作成した。なお、第１乃至第５の実施形態と同一機能部分には同一符号を付している。
【００５３】
これらの実施形態においても、第１乃至第５の実施形態と同様の成形耐久試験を行った。比較例としては、図２に示す、融着面の全面に凹凸がある従来の型を用いた。
【００５４】
その結果、図２に示す型は第１の型部分１と第２の型部分２の融着部での剥離は生じなかったが、１５０ショットで第１の型部分にワレが発生した。一方、図１１乃至図１４に示した型はワレることも無く、全て１０００ショット以上の耐久があった。
【００５５】
以上説明したように、上記の実施形態によれば、剥離の生じ易い第１の型部分と第２の型部分との融着部の端部における応力集中を減じることができるため、ガラス（第１の型部分）の厚みが薄くても、接合面の端部からの剥離を防止できる。
【００５６】
さらに、光学機能面付近の融着面（成形面の裏側）には凹凸がないため、形状精度が悪くなることもなく、ガラスのワレが起こることも無い。
【００５７】
これらの効果により、温度分布と形状精度と耐久性に優れた異種材から成るハイブリッド成形型が得られる。また、得られたハイブリッド成形型を用い光学素子を成形することで、複雑形状でも高精度な光学素子が大量に安価に製造できるようになる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ガラスの厚みが薄くても、接合面の端部からの剥離、ワレが発生せず、温度分布と形状精度と耐久性に優れた異種材から成るハイブリッド成形型を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のハイブリッド成形型の第１の例を示す図である。
【図２】従来のハイブリッド成形型の第２の例を示す図である。
【図３】第１の実施形態のハイブリッド成形型を示す図である。
【図４】ハイブリッド成形型の製造工程を示す概略図である。
【図５】ハイブリッド成形型の製造プロセスを示す図である。
【図６】成形耐久試験を行なった結果を示す図である。
【図７】第２の実施形態のハイブリッド成形型を示す図である。
【図８】第３の実施形態のハイブリッド成形型を示す図である。
【図９】第４の実施形態のハイブリッド成形型を示す図である。
【図１０】第５の実施形態のハイブリッド成形型を示す図である。
【図１１】第６の実施形態のハイブリッド成形型を示す図である。
【図１２】第７の実施形態のハイブリッド成形型を示す図である。
【図１３】第８の実施形態のハイブリッド成形型を示す図である。
【図１４】第９の実施形態のハイブリッド成形型を示す図である。
【符号の説明】
１第１の型部分
２第２の型部分
３接合面（融着面）
４成形面
４ａ光学機能面成形部
１１第１の型部分
１２第２の型部分
１３接合面（融着面）
１４成形面
１４ａ光学機能面成形部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hybrid mold made of different materials for molding optical elements and the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, many optical elements having complicated shapes such as aspherical surfaces and free-form surfaces have been designed. It takes time and cost to process a large amount of such an optical element having a complicated shape by grinding or polishing. Therefore, glass molding and injection molding methods are used in one shot. However, in order to mass-produce molded products with complicated shapes, it is necessary to prepare molds with a considerable number of complicated shapes. Don't be.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3203402 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2-102136.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
For example, Japanese Patent No. 3203402 (Patent Document 1) discloses a method of forming a mold for molding an optical element by a press as a method for easily processing a mold having such a complicated shape. Has been. According to this method, a glass mold having a complicated shape can be easily produced. However, the glass mold has the disadvantages that the material is easily broken and the thermal conductivity is relatively small, so that the temperature distribution tends to be large.
[0005]
Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-102136 (Patent Document 2) discloses a technique of a hybrid mold in which different materials such as glass and cemented carbide are joined. By this disclosed method, the temperature distribution problem can be solved by making the glass thickness thin and substantially equal. However, since it is a joined body of dissimilar materials, there is a problem that it is easily peeled off due to stress concentration at the end of the dissimilar material joint.
[0006]
FIG. 1 is a side sectional view of a conventional mold structure in which the glass thickness is made thin and substantially equal. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a first mold part having a molding surface 4 and made of thin glass having substantially the same thickness, 2 a second mold part made of cemented carbide and serving as a mold base, and 3 a first mold part. The fused surface of the mold part 1 and the second mold part 2, 4 is a molding surface for press-molding a glass material which is a material of the optical element, 4a is an optical function which is a part for molding the optical functional surface of the optical element It is a surface molding part. In such a conventional hybrid mold, as described above, peeling easily occurs between the first mold part 1 made of glass and the second mold part 2 made of cemented carbide.
[0007]
Therefore, as shown in FIG. 2, a method of providing unevenness on all the fusion bonded surfaces has been proposed in order to prevent peeling. FIG. 2 is a side cross-sectional view showing a mold structure in which unevenness is provided on the entire surface of the fusion bonded surface. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same functional parts as in FIG.
[0008]
However, this method results in a difference in the thickness of the glass. If there is even a slight difference in the coefficient of thermal expansion, a problem arises that the shape accuracy of the optical function surface deteriorates due to temperature changes. Further, since the glass is thin, cracks are likely to occur from the uneven edge.
[0009]
Further, when the glass is thinned, the stress from the molded product molded using the mold acts more strongly on the joint portion, which causes a problem of easy peeling. That is, if the glass thickness is made as thin as possible in order to make the temperature distribution of the mold uniform, problems arise in terms of peeling, cracking, and shape accuracy.
[0010]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and the purpose thereof is that even if the thickness of the glass is thin, no peeling or cracking occurs from the end of the joint surface, and the temperature distribution and shape accuracy are It is to provide a hybrid mold made of different materials having excellent durability.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the hybrid mold according to the present invention has a molding surface for molding an optical element on the surface, and is formed as a plate made of glass . A mold part, and a mold base part, and a second mold part made of metal or ceramic fixed by fusion by heating and pressing the first mold part; and The mold portion 1 has a substantially uniform thickness in the optically effective portion around the center of the molding surface, and is formed so that the thickness decreases toward the end portion in the peripheral portion.
[0013]
The hybrid mold according to the present invention has a molding surface for molding an optical element on the surface, and comprises a first mold part formed in a plate shape made of glass and a base part of the mold. And a second mold part made of metal or ceramic , which is fixed by fusing by heating and pressing the first mold part, and the first mold part has a central periphery of the molding surface. The optically effective portion has a substantially uniform thickness, and a peripheral portion is extended in the thickness direction of the second mold portion so as to wrap around the second mold portion.
[0015]
In the hybrid mold according to the present invention, the first mold portion is formed such that the thickness decreases toward the end.
[0017]
The hybrid mold according to the present invention has a molding surface for molding an optical element on the surface, and comprises a first mold part formed in a plate shape made of glass and a base part of the mold. And a second mold part made of metal or ceramic , which is fixed by fusing by heating and pressing the first mold part, and the first mold part has a central periphery of the molding surface. The optically effective portion has a substantially uniform thickness, and the peripheral portion is extended in the thickness direction of the second mold portion so as to be wrapped in the second mold portion.
[0019]
In the hybrid mold according to the present invention, the first mold portion is formed such that the thickness decreases toward the end.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0022]
(First embodiment)
FIG. 3 is a side sectional view showing a hybrid mold according to the first embodiment of the present invention.
[0023]
In FIG. 3, reference numeral 11 denotes a first mold portion made of thin glass having a molding surface 14 and an optical functional surface molding portion 14a formed with a substantially uniform thickness, and 12 is a mold base made of cemented carbide. The second mold part 13, 13 is the fusion part of the first mold part 11 and the second mold part 12, 14 is a molding surface for press-molding a glass material which is a material of the optical element, and 14 a is optical. It is an optical functional surface molding part which is a part which molds the optical functional surface of the element. In the hybrid mold of this embodiment, the thickness of the end 16 of the first mold portion 11 is thinner than that of the conventional mold shown in FIGS. By thinning the end portion of the first mold portion 11 in this way, stress concentration is less likely to occur at the end portions of the fused portions of the first mold portion 11 and the second mold portion 12, and the first The mold part 11 and the second mold part 12 are difficult to peel off.
[0024]
Hereinafter, more specific examples of the hybrid mold according to the first embodiment will be described.
[0025]
The hybrid mold of this embodiment is composed of two kinds of materials, and the first mold part 11 is made of borosilicate glass (glass transition point = 540 ° C., softening point = 730 ° C.), and the second mold part 12 is made of a cemented carbide whose main component is WC (tungsten carbide), and both have a diameter of about φ18 mm. The fused part 13 is a joint surface between the first mold part 11 and the second mold part 12. The dimensions of the molding surface 14 are such that the radius of curvature is sphere R = 7 mm, the height of the spherical crown is 3 mm, and the thickness of the first mold part 11 in the vicinity of the optical function surface molding part 14a is 2 mm. The reason why the thickness is set to 2 mm is the result of considering the load resistance (cracking). If the problem of load resistance does not occur, it is better to make it thinner because the temperature distribution is further reduced. Further, although the shape of the sphere R is used here, the present invention can be applied regardless of the shape of a plane, a spherical surface, an aspherical surface, a free curved surface, or the like.
[0026]
On the molding surface 14 of the first mold part 11, an optical functional surface molding part 14 a formed by hot pressing with a mother die (not shown) is formed.
[0027]
The reason why the glass is selected for the first mold part 11 is that the glass is viscously flowed by heat, can be easily processed even in a complicated shape with heat, and is relatively easily fused with metal or ceramics. However, the material of the first mold part 11 is not limited to glass, and may be an amorphous alloy other than glass, metal, or the like as long as it is fused to the second mold part 12.
[0028]
The reason why the cemented carbide is selected for the second mold part 12 is that it has high heat resistance and high strength. The second mold part 12 was selected to have higher heat resistance and strength than the first mold part 11. It does not necessarily have to be cemented carbide, and metal, ceramic, etc. may be used as long as heat resistance and strength problems do not occur.
[0029]
FIG. 4 is a schematic view showing the manufacturing process of the hybrid mold for glass mold as described above. In the figure, 20 is a mold material that will later become the first mold part 11, 12 is a second mold part, and 22 is a mother mold for molding the mold material 20. The material of the mother die 22 is a WC-based cemented carbide, and in order to prevent the optical function surface molding portion 22a of the mother die 22 from being fused with the first die portion 11, for example, a carbon-based release film Is formed.
[0030]
The manufacturing process of the hybrid mold performed in this example is roughly composed of the following steps (1) to (3).
[0031]
Process (1)
The mold material 20, the second mold part 12, and the mother mold 22 are heated by a heat source (not shown).
[0032]
Process (2)
The mold material 20 is pressed against the second mold part 12 by the mother mold 22, the mold material 20 is fused to the second mold part 12, and the shape of the optical function surface molding portion 22 a of the mother mold 22 is fixed to the mold material 20. Is transferred to form the first mold part 11.
[0033]
Step (3)
The first mold part 11, the second mold part 12, and the mother mold 22 are cooled to separate the mother mold 22 and the first mold part 11.
[0034]
These steps (1) to (3) are shown in the relationship between temperature and time as shown in FIG.
[0035]
The number of moldings where peeling occurred at the interface between the first mold part 11 and the second mold part 12 was examined by actually molding the optical element using the hybrid mold produced by the above method. The result is shown in FIG. According to this embodiment, it turns out that the frequency | count of shaping | molding until peeling arises has increased rather than the prior art example.
[0036]
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a sectional side view showing a hybrid mold according to the second embodiment of the present invention.
[0037]
In the mold shown in FIG. 7, the end of the first mold part 11 is extended in the thickness direction of the second mold part 12 so as to wrap the second mold part 12, thereby forming an extension part 15. Yes. The extended portion 15 serves to increase the bonding force between the first mold portion 11 and the second mold portion 12.
[0038]
The length lp of the extension portion 15 is preferably at least twice the thickness of the first mold portion 11. The number of moldings in which the length lp of the extended portion 15 is set to 3, 4, 5, 6, 10 mm and the optical element is actually molded and peeling occurs at the interface between the first mold portion 11 and the second mold portion 12 FIG. 6 shows the result of the examination.
[0039]
As can be seen from FIG. 6, in the mold according to the present embodiment, the number of moldings until peeling occurs is greater than that in the past.
[0040]
(Third embodiment)
FIG. 8 is a side sectional view showing a hybrid mold according to the third embodiment of the present invention.
[0041]
In the mold shown in FIG. 8, as in the second embodiment, the end of the first mold part 11 is extended in the thickness direction of the second mold part 12 so as to wrap the second mold part 12. Thus, an extended portion 17 is formed. The extension portion 17 becomes thinner as it goes to the tip. The extended portion 17 serves to increase the bonding force between the first mold portion 11 and the second mold portion 12. Further, since the distal end portion of the extension portion 17 is thin, stress concentration is unlikely to occur at the end portions of the fused portions of the first mold portion 11 and the second mold portion 12 (the distal end portion of the extension portion 17). Thus, the first mold part 11 and the second mold part 12 are difficult to peel off.
[0042]
The length of the extension portion 17 is 4 mm, the optical element is actually molded, and the results of examining the number of moldings where peeling occurred at the interface between the first mold portion 11 and the second mold portion 12 are shown in FIG. Shown in
[0043]
As can be seen from FIG. 6, in the mold according to the present embodiment, the number of moldings until peeling occurs is greater than that in the past.
[0044]
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a sectional side view showing a hybrid mold according to the fourth embodiment of the present invention.
[0045]
In the mold shown in FIG. 9, the end portion of the first mold portion 11 is extended in the thickness direction of the second mold portion 12 so as to be embedded in the second mold portion 12 to form an extension portion 18. ing. The extended portion 18 functions to increase the bonding force between the first mold portion 11 and the second mold portion 12.
[0046]
The length lp of the extension portion 18 is preferably at least twice the thickness of the first mold portion 11. The number of moldings in which the length lp of the extension portion 18 is set to 3, 4, 5, 6, 10 mm, and the optical element is actually molded, and peeling occurs at the interface between the first mold part 11 and the second mold part 12 FIG. 6 shows the result of the examination.
[0047]
As can be seen from FIG. 6, in the mold according to the present embodiment, the number of moldings until peeling occurs is greater than that in the past.
[0048]
(Fifth embodiment)
FIG. 10 is a side sectional view showing a hybrid mold according to the fifth embodiment of the present invention.
[0049]
In the mold shown in FIG. 10, the end portion of the first mold portion 11 is extended in the thickness direction of the second mold portion 12 so as to be embedded in the second mold portion 12 to form an extended portion 19. ing. The extension portion 19 becomes thinner as it goes to the tip. The extended portion 19 serves to increase the bonding force between the first mold portion 11 and the second mold portion 12. Further, since the distal end portion of the extension portion 19 is thin, stress concentration is unlikely to occur at the end portion of the fusion portion (the distal end portion of the extension portion 19) of the first mold portion 11 and the second mold portion 12. Thus, the first mold part 11 and the second mold part 12 are difficult to separate.
[0050]
FIG. 6 shows the results of examining the number of moldings in which the optical element was actually molded with the length lp of the extended portion 19 being 4 mm and peeling occurred at the interface between the first mold part 11 and the second mold part 12. Shown in
[0051]
As can be seen from FIG. 6, in the mold according to the present embodiment, the number of moldings until peeling occurs is greater than that in the past.
[0052]
(Sixth to ninth embodiments)
The production method, material, outer diameter of the mold, etc. are the same as in the first to fifth embodiments, and FIG. 11 (sixth embodiment), FIG. 12 (seventh embodiment), FIG. Embodiment), a mold as shown in FIG. 14 (9th embodiment) was created. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same function part as 1st thru | or 5th embodiment.
[0053]
Also in these embodiments, the same molding durability test as in the first to fifth embodiments was performed. As a comparative example, a conventional mold having unevenness on the entire surface of the fused surface shown in FIG. 2 was used.
[0054]
As a result, the mold shown in FIG. 2 did not peel off at the fusion part between the first mold part 1 and the second mold part 2, but cracking occurred in the first mold part after 150 shots. On the other hand, the molds shown in FIGS. 11 to 14 did not crack and all had a durability of 1000 shots or more.
[0055]
As described above, according to the above embodiment, the stress concentration at the end of the fusion part between the first mold part and the second mold part, which is likely to be peeled, can be reduced. Even if the thickness of the mold part 1 is thin, it is possible to prevent peeling from the end of the joint surface.
[0056]
Furthermore, since there is no unevenness on the fusion surface (back side of the molding surface) in the vicinity of the optical function surface, the shape accuracy is not deteriorated and the crack of the glass does not occur.
[0057]
By these effects, a hybrid mold made of different materials having excellent temperature distribution, shape accuracy, and durability can be obtained. Further, by molding an optical element using the obtained hybrid mold, a high-precision optical element can be manufactured in a large amount at a low cost even with a complicated shape.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when the glass is thin, it is made of a dissimilar material excellent in temperature distribution, shape accuracy, and durability without peeling or cracking from the end of the joint surface. A hybrid mold can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a first example of a conventional hybrid mold.
FIG. 2 is a view showing a second example of a conventional hybrid mold.
FIG. 3 is a diagram showing a hybrid mold according to the first embodiment.
FIG. 4 is a schematic view showing a manufacturing process of a hybrid mold.
FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process of a hybrid mold.
FIG. 6 is a diagram showing the results of a molding durability test.
FIG. 7 is a view showing a hybrid mold according to a second embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a hybrid mold according to a third embodiment.
FIG. 9 is a view showing a hybrid mold according to a fourth embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing a hybrid mold according to a fifth embodiment.
FIG. 11 is a view showing a hybrid mold according to a sixth embodiment.
FIG. 12 is a view showing a hybrid mold according to a seventh embodiment.
FIG. 13 is a view showing a hybrid mold according to an eighth embodiment.
FIG. 14 is a view showing a hybrid mold according to a ninth embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st type | mold part 2 2nd type | mold part 3 Joining surface (fusion surface)
4 molding surface 4a optical function surface molding part 11 first mold part 12 second mold part 13 bonding surface (fusion surface)
14 Molding surface 14a Optical functional surface molding part

Claims

A first mold portion having a molding surface for molding an optical element on the surface and formed in a plate shape made of glass ;
Comprising a mold base portion, and heat-pressing the first mold portion, and having a second mold portion made of metal or ceramic fixed by fusion,
The hybrid is characterized in that the first mold portion has a substantially uniform thickness in the optically effective portion around the center of the molding surface, and the thickness decreases toward the end portion in the peripheral portion. Mold.

A first mold portion having a molding surface for molding an optical element on the surface and formed in a plate shape made of glass ;
Comprising a mold base portion, and heat-pressing the first mold portion, and having a second mold portion made of metal or ceramic fixed by fusion,
The first mold part has a substantially uniform thickness in the optically effective part around the center of the molding surface, and the peripheral part wraps around the second mold part in the thickness direction of the second mold part. A hybrid mold characterized by being extended.

3. The hybrid mold according to claim 2 , wherein the first mold part is formed so as to become thinner toward an end part. 4.

A first mold portion having a molding surface for molding an optical element on the surface and formed in a plate shape made of glass ;
Comprising a mold base portion, and heat-pressing the first mold portion, and having a second mold portion made of metal or ceramic fixed by fusion,
The first mold part has a substantially uniform thickness in the optically effective part around the center of the molding surface, and the thickness direction of the second mold part is such that the peripheral part is wrapped in the second mold part. A hybrid mold characterized by being extended to

5. The hybrid mold according to claim 4 , wherein the first mold portion is formed so as to be thinner toward an end portion.