JPH01108127A - 光学素子成形用型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学素子成形用型に関する。

〔従来の技術〕

近年、レンズ、プリズム、フィルタ等の光学素子の製造
方法として、研削、研磨等を行わずに、高い面精度の一
対の成形用型間に加熱軟化した光学素子のガラス素材を
挿入配置し、これに加圧するだけで光学素子を得る押圧
成形が行われている。

従来、この押圧成形で用いる光学素子成形用型は、例え
ば特開昭６０−２５１１３４号公報や特開昭６１−２６
６３２１号公報等に開示されるように、ＣＢＮ、Ｓ　ｉ
Ｎ、Ｓ　ｉ、Ｎ、等のセラミックスからなる脆性材料を
素材としている。ここに、セラミックスを用いているの
は、光学素子成形用型が高温の加熱軟化したガラス素材
に接触するので、高温に耐え得るようにするためである
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の光学素子成形用型は、素材と
してセラミックスからなる脆性材料を用いているために
、高温、高圧下で成形速度を高めると、ガラスとの接触
により成形面の周辺部等に割れや欠は等を生じ易（、型
寿命が著しく短く、成形不良の大きな原因ともなってい
た。また、光学素子成形用型の加熱は、通常、型外周に
配設したヒータ等の加熱装置により行うが、この加熱装
装置から熱伝達される型外周部はセラミックスであるた
めに、温度制御が難しかった。

本発明はζかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので
、成形速度を高めても成形面周辺部等に割れや欠けを発
生せずに型寿命が極めて長く、温度制御の容易な光学素
子成形用型を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記従来の問題点を解決するために、本発明は、セラミ
ックスからなる成形用型本体の成形面以外の表面におけ
る一部又は全部に少なくとも一層の金属被覆層を形成し
て光学素子成形用型を構成したものである 本発明において、セラミックスとしてはＣＢＮ。

Ｓ　ｉＮ、Ｓ　ｌ：＋　Ｎａ等が用いられ、金属被覆層
としては超硬合金、Ｎｉ基耐熱合金、Ｃｏ基耐熱合金、
ＣｒＮｉ基耐熱合金、Ｃｒ基耐熱合金、Ｆｅ基耐熱合金
等が用いられる。また、金属被覆層の形成にあっては、
金属溶射、電気鋳造、ＣＶＤ。

ＰＶＤまたはじまりばめ等が用いられる。さらに、金属
被覆層の厚みは、成形用型本体の径をＬとすると、最大
厚みが１／２Ｌ程度であり、例えばレンズ成形凋のもの
としては最小厚み０．２ｍ＋ｗ以上で最大厚み２０ｍｍ
以下程度である。

〔作用〕

上記構成の本発明光学素子成形用型においては、セラミ
ックスからなる成形用型本体の成形面以外の表面に金属
被覆層を形成しているので、成形速度を高めても、ガラ
スとの接触で成形面周辺部等に割れや欠けを生じること
がない。また、加熱装置により熱伝達される部分が金属
であるので、温度制御が容易となる。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す一実施例に基づき詳細に説明す
る。

（第１実施例） 第１図は、本発明の第１実施例の光学素子成形用型によ
る押圧成形時の状態を示す縦断面図で、上型１及び下型
２の各成形用型本体３，４は、それぞれ熱膨張係数が５
．　６　Ｘ　１０−’／’Ｃの５ｉＣ−４５Ｚ　ｒ　Ｂ
　ｚからなるセラミックスで形成されている。そして、
この成形用型本体３，４の各成形面３ａ、４ａは、所望
の光学素子に対応した高い面形状と面精度に形成されて
いる。また、成形用型本体３，４の成形面３ａ、４ａ以
外の全表面には、熱膨張係数が１６．　７　Ｘ　１０−
’／”Ｃ１熱伝導度が０．　４１７　ｃａｌ／５ｅｃ−
ｃ＋１１−”Ｃの５ＵＳ３２１からなる金属被覆層５．
６が、被覆層厚２１１１１にしてそれぞれ金属溶射によ
り形成されている。

このような構成の本実施例の上型１及び下型２は、例え
ば第２図に示すように、光学素子成形装置に組込まれて
使用される。

第２図において、７は基台で、この基台７上には支柱８
が立設されている。この支柱８の上部には固定板９が固
設されており、下部には支柱８の軸方向に移動自在のス
ライド板１０が設けられている。このスライド板１０の
下面には、基台７内に配置されたモータ１１により上下
動される昇降ロッド１２の先端が固着され、スライド板
１０が上下動できるようになっている。固定板９には、
ボスト１３が摺動自在に貫通されており、ボスト１３の
下端に固着したばね押え板１４と固定板９との間には、
ばね１５が介装され、下型２の上昇による力に応じてば
ね１５が圧縮しプレス荷重を制御できるようになってい
る。

一方、上型１及び下型２は、それぞれ上型マウント１６
及び下型マウント１７を介して固定板９及びスライド板
１０に固設されている。ここに、上型１の上端部及び下
型２の下端部は、それぞれ上型マウント１６及び下型マ
ウント１７の凹部中央にて嵌合され、しまりばめによっ
て固着されている。また、上型マウント１６及び下型マ
ウント１７の各凹部における上型１及び下型２と両マウ
ント１６．１７内周との間には、それぞれ上型ヒータ１
８及び下型ヒータ１９が配設されている。

しかして、上下型１，２は、それぞれ上下型ヒータ１８
．１９により加熱され、型温は上型熱電対２０及び下型
熱電対２１によって測定され、図示省略の温度コントロ
ーラによって上下型ヒータ１Ｂ、１９の電流がＯＮ、Ｏ
ＦＦされ、型温は成形されるガラス素材２２のガラス転
移点温度付近に保持される０本実施例では、ガラス素材
２２は５Ｆ−８ガラスを用いており、Ｒ１１，４の両凸
レンズを成形することとし、成形速度（上下型１．２が
ガラス素材２２に接触して押圧する際の速度）は２０ｍ
ｍ１ｓｅｃ　、成形型温度は３７０°Ｃ１ガラス加熱炉
はガラス素材２２が５７０℃となるように加熱するもの
である。

なお、ガラス素材２２は、第１図に示すガラス保持台２
３により、ガラス加熱炉（図示省略）から上下型１．２
間、ガラス徐冷炉へ搬送される。

このような構成の光学素子成形装置によれば、ガラス加
熱炉で加熱されたガラス素材２２を、ガラス保持台２３
により、第１図に示すように、上下型１．２間に搬送さ
れる。次に、下型２を上動させてガラス素材２２を押圧
し、１５秒間保持することにより、レンズ形状に転写さ
せ、ガラス素材２２の温度を３７０℃まで冷却させる。

その後、下型２を下動させて上下型１．　２を開き、ガ
ラス素材２２（成形レンズ）を離型し、ガラス保持台２
３にｓ！置させ、ガラス徐冷炉へ搬送して徐冷を行う。

以上のような押圧成形を繰返し行ったところ、上型ｌ及
び下型２はいずれも成形面３ａ、４ａやその周辺部等に
割れや欠けを生じなかった。そして、得られた成形レン
ズは全て良好であった。また、上下型１．２の温度制御
を容易に行うことができるとともに、型外周部の加工も
極めて簡単に行うことができた。

（第２実施例） 第３図は、本発明の第２実施例を示す縦断面図、成形用
型本体２４の材料及び金属被覆層２５の材料２層厚等は
第１実施例と同様であり、金属被覆Ｎ２５は成形用型本
体２４の外周面のみに形成されている。この第２実施例
においては、成形用型本体２４の端面には金属被ＰＩＷ
ｉ２５を被覆しないので、制作が簡単であり、成形用型
本体２４の軸方向の熱膨張は従来と変わらず、従来の成
形条件で成形レンズの肉厚を制御できる。

（第３実施例） 第４図は、本発明の第３実施例を示す縦断面図で、成形
用型本体２６の材料及び金属被覆層２７の材料は第１実
施例と同様である。第３実施例においては、成形用型本
体２６の成形面２６ａ外周部を切削し、この切削部のみ
に金属被覆層２７を被覆層厚０．５ｓｎにして電気鋳造
により形成した。

本実施例の光学素子成形用型は、従来のものとほとんど
変わらないので、従来と同様の成形条件で成形を行うこ
とができる。

（第４実施例） 第５図は、本発明の第４実施例を示す縦断面図で、成形
用型本体２８の材料及び金属被ｒｇＬ層２９の材料は第
１実施例と同様である。第４実施例においては、成形用
型本体２日の成形面２８ａの外周部のみに金属被覆層２
９を被覆層厚９．４＋ｎ＋＊にしてＣＶＤ法により形成
した０本実施例においても、第３実施例と同様に従来の
成形条件で成形を行うことができる。

（第５実施例） 第６図は、本発明の第５実施例を示す縦断面図で、成形
用型本体３０は熱膨張係数が２．３×ｔｏ−’／”Ｃの
Ｓ　１ｃ−３ｉｓ　Ｎ４からなるセラミックスで形成さ
れるとともに、金属被覆層３１熱膨張係数が１４．８　
Ｘ　１０−’／”Ｃ１熱伝導度が０、０３８８　ｃａｌ
／５ｅｃ−ｃシ・℃の５ＵＳ３１７Ｌで形成されている
。また、被覆層厚は１０ｍｇｍである０本実施例におい
ては、成形用型本体３０の外周面に金属被覆ＪＩ３１を
ＰＶＤ法により形成するとともに、金属被覆１１３１を
成形用型本体３０の下端より突出せしめている。この突
出部を第２図に示す上下型マウント１６．１７と合わせ
ることにより、成形用型の設置が容易となるうえに、正
確な設置ができ、芯出しが容易となった。ここに、本実
施例の成形用型を成形装置に組込む場合、上下型マウン
）１６．１７は、熱膨張係数が１７、　３　Ｘ　１０−
’／”Ｃ１熱伝導度が０．０３６３Ｃａ１／５ｅＣ−Ｃ
Ｉ＃・℃の５ｔＪＨ１１で形成した。

（第６実施例） 第７図は、本発明の第６実施例を示す縦断面図で、成形
用型本体３２の材料及び金属被Ｎ７１３３の材料は第５
実施例と同様である。本実施例では、成形用型本体３２
の外周面に金属被覆層３３を溶射により形成し、成形面
３２ａの周辺部における金属ｍ覆１３３のＭ厚を０．８
＋ｓｍとし、そのイｉの部分の層厚を２．６Ｉｌｌ１１
とした。本実施例の成形用型を第２図に示す成形装置に
組込んだ場合、成形用型と上下型ヒータ１Ｂ、１９との
接触部分の金属被覆層３３が厚いので、熱的に安定し、
良好な成形レンズを得ることができ、成形用型と上下型
マウン１−１６．１７とが熱膨張係数の相異により、良
好なしまりばめの形となって芯出しを容易に行うことが
できる。

（第７実施例） 第８図は、本発明の第７実施例を示す縦断面図で、成形
用型本体３４の材料及び金属被覆ｊｌＪ３５の材料は第
５実施例と同様である０本実施例では、成形用型本体３
４の外周面に金属被覆７１３５をメツキにより形成し、
成形面３４ａの周辺部における金属被覆Ｎ３５のＮ厚を
３．１ｍｍとし、その他の部分の層厚を０．７１ｍとし
た。本実施例においては、成形面３４ａの周辺部におけ
る金属被覆層３５の層厚が厚いので、強い衝撃に対して
も成形面３４ａに割れや欠けを生しることがない。また
、成形用型本体３４の熱膨張係数が大きく、それ自体で
上下型マウント１６．１７としまりばめになっている場
合にも有効である。

（第８実施例） 第９図は、本発明の第８実施例を示す縦断面図で、成形
用型本体３６の材料は第５実施例と同様であり、成形用
型本体３６の外周面に形成した金属被覆層３７は二層構
造となっている。ここに、内側の金属被覆層３７ａは５
ＵＳ３１７Ｌからなり、その層厚は１．２＋ｍｍである
。また、外側の金属被覆層３７ｂは熱膨張係数が１６．
０ＸＩＯ−’／”ｃの５ＵＩ−１６６１からなり、その
層厚は１．　２１である０本実施例では、内側の金属被
５１１３７ａを硬度の高い金属とし、外側の金属被覆層
３７ｂを熱伝導度の大きな金属とすることにより、成形
面に割れや欠けが生じず、しかも温度制御も容易であり
、成形時の型温が安定して良好な成形レンズを得ること
ができる。

（第９実施例） 第１０図は、本発明の第９実施例を示す縦断面図で、成
形用型本体３８の材料は第５実施例と同様であり、成形
用型本体３８の外周面に形成した金属被覆層３９は成形
面３８ａ周辺部のみが二層構造となっている。ここに、
内側の金属被覆層３９ａは５ＵＳ３１７Ｌからなり、そ
の層厚は１．８ａ＋ｍである。また、外側の金属被覆層
３９ｂは熱膨張係数が１６．　７　ｘ　ｌ　Ｏ−”／”
ｃ、熱伝導度が０．０３８４　ｃａｌ／５ｅｅ−ｃｄ　
・’Ｃの５ＵＳ４３０からなり、その層厚は０．８＋ｎ
ｍである。本実施例では、内側の金属被ｊＩ２層３９ａ
を熱伝導度の大きい金属とし、外側の金属被覆層３９ｂ
を硬度の高い金属とすることにより、第８実施例と同様
の効果を得ることができる。また、第７実施例と同様に
しまりばめの場合にも有効である。

なお、上記第２〜９実施例においては、第１実施例と同
様の作用、効果を奏するものである。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の光学素子成形用型によれば、セ
ラミックスからなる成形用型本体の成形面以外の表面に
おける一部又は全部に少なくとも−Ｎの金属被覆層を形
成したので、成形速度を高めても成形面周辺部等に割れ
や欠けを発生せず、型寿命が極めて長くなるとともに、
温度制御が容易となって良好な光学素子を得ることがで
き、成形用型外周部におけるテーパ加工等の加工作業が
簡単となって成形用型の設置作業も容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学素子成形用型の第１実施例を示す
縦断面図、第２図は、第１図に示した光学素子成形用型
を組込んだ光学素子成形装置の縦断面図、第３図から第
１０図まではそれぞれ本発明の第２実施例から第９実施
例の光学素子成形用型の縦断面図である。 １・・・上型 ２・・・下型 ３．４，２４，２６．２Ｂ、３０．３２゜３４．３６．
３８・・・成形用型本体 ５．６，２５，２７，２９，３１．３３゜３５．３７．
３９・・・金属被覆層 ３ａ、４ａ、２６ａ、２８ａ、３２ａ。 ３４ａ、３８ａ・・・成形面 特許出願人　　オリンパス光学工業株式会社代理人　弁
理士　　奈　　　良　　　　　　　武　　゛１第１図 ８２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックスからなる成形用型本体の成形面以外
   の表面における一部又は全部に少なくとも一層の金属被
   覆層を形成したことを特徴とする光学素子成形用型。