JPH01271130A

JPH01271130A - 樹脂製光学素子の非球面金型加工方法

Info

Publication number: JPH01271130A
Application number: JP9578888A
Authority: JP
Inventors: Masaki Shimizu; 正樹清水
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1988-04-20
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1989-10-30

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、樹脂製光学素子の生産に用いる非球面金型の
加工方法に関する。

「従来の技術」従来、樹脂製光学素子を生産する方法として、射出成形
方法が用いられており、この方法は、例えば、熱軟化性
樹脂ポリマーを材料とし、この材料に熱を加えて軟化さ
せ、この軟化材料を第３図に示すように、キャビティ１
０のゲート１１から金型コア〕２２．１３間に挿入し、
温度を下げることにより材料を固化させて光学素子を成
形する処理が採用されている。

また、材料として液体の樹脂モノマーを用いた場合には
、第４図に示すように、金型コア１４とガラスレンズ】
、５との間に材料を挿入し、この材料が紫外線硬化タイ
プの樹脂の場合には、この材料に紫外線を照射し、熱硬
化タイプの樹脂の場合には、熱を加えることにより樹脂
モノマーの重合によりポリマーを生成し、これを固化す
ることにより光学素子を成形する処理が採用されている
。

これらいずれの成形方法においても、成形金型は以下に
述べる加工工程を経て作られるようになっている。

（１）第５図に示すように、ピンホールなどのない緻密
な金型鋼１６の一端を要求される非球面状にほぼ一致す
るように旋削する工程。

（２）金型鋼１６を焼入し、さらにボラゾンバイト１７
を使用して金型鋼１６の一端を非球面形状にほぼ一致す
るように旋削する工程。

（３）第６図に示すように、金型鋼１６の非球面部１６
ａに１００μｍ程度の無電解ニッケルメッキ層１８を固
着する工程。

（４）第７図に示すように、無電解ニッケルルメッキ暦
１８をダイヤモンドバイト１９を用いた超精密旋盤によ
り非球面形状に精密に旋削する工程。

（５）第８図に示すように、無電解ニッケルメッキ層１
８の表面を、旋削によるひき目、研磨により非球面形状
を崩さないようにして研磨工程する。

（６）第９図に示すように、外形の仕上加工をする工程
。

これらの工程のうち、（２）における旋削は、焼入によ
り変形を起こした非球面部１６ａの修正として行なわれ
、また（３）の加工は、超精密切削を行なうために行な
う工程である。

すなわち、ダイヤモンドバイトによる超精密切削は焼入
鋼には直接できないので、ボラゾンバイトで下地の大体
な形状を作った無電解ニッケルメッキを固着し、その後
に超精密切削を行なう。

「発明が解決しようとする課題」しかし、上記（２）の加工工程における旋削を行なう場
合、金型鋼１６の硬度がロックウェルＣスケールで約５
０以上必要であり、金型鋼１６を削るには、ボラゾンバ
イトを用いなければならず、しかも、このバイトの摩耗
が非常に激しいという不具合があった。

また、無電解ニッケルメッキ層１８として１００μｍ程
度設ける必要があり、このメツキｊ１１Ｂが１００μｍ
付くまで１０時間程度の時間を要し、しかも、このメツ
キ層１８を固着することにより、内部応力が蓄積され、
上記（６）の加工工程でめっきがはがれるおそれがあっ
た。

本発明の目的は、上記した実情にかんがみ、モノマー重
合成形方法によって樹脂製光学素子を成形するための非
球面金型の加工方法を提供することにある。

「課題を解決するための手段」上記目的を達成するために、本発明は、ダイヤモンドバ
イトによる切削が可能な合金材で構成した金型母材に、
生産する光学素子の有効形成面に対応させて形成した非
球面部を設け、この金型母材のうち少なくとも非球面部
に光学素子成形時の温度よりも高い温度の焼なまし処理
を施した後、ダイヤモンドバイトによって要求される形
状に超精密切削を施し、その後、この非球面部表面に２
０μｍ以下の薄い無電解ニッケルメッキ層を固着し、こ
の無電解ニッケルメッキ暦の表面を非球面状の光学鏡面
に研磨のみにより形成してなる樹脂製光学素子の非球面
金型加工方法を採用したものである。

「作　用」金型母材に生産する光学素子の有効形成面に対応させた
非球面部を形成し、この金型母材のうち非球面部に光学
素子成形時の温度よりも高い温度の焼なまし処理を施し
、非球面部をダイヤモンドバイトにより超精密切削した
後、非球面部表面に２０μｍ以下の薄い無電解ニッケル
メッキ暦を固着し、この無電解ニッケルメッキ層の表面
を研磨のみにより非球面状の光学鏡面に形成する。

「実施例」次に、本発明の一実施例について図面に沿って説明する
。

第１図において、金型母材２０はダイヤモンドバイトに
よる切削が可能な材質の合金、例えば、＠合金あるいは
アルミニウム合金で構成され、その一端には、生産する
光学素子の有効形成面に対応させた非球面部２０ａがダ
イヤモンドバイトによって精密加工されている。この金
型母材２０には、光学素子成形時の温度より高い温度、
例えば、液体樹脂モノマーの射出成形時の温度が１３０
°Ｃとなるときには１５０°Ｃの温度による焼なまし処
理が施されている。

また、非球面部２０ａの表面には無電解ニッケルメッキ
層２１が固着されている。このメツキ層２Ｊ−の厚さは
２０μｍ以下となっている。実際には、このメツキ層２
１は次の工程が研磨工程のみであるので、５μｍとして
も問題がないし、薄い程内部応力が小さくなってはがれ
難くなり好都合である。

メツキ層２１が形成されたあとは、旋削によるひき目、
またはメツキの前処理によってできた凹凸を研磨によっ
て非球面形状を崩さないようにして磨き取る。この研磨
量は２〜３μｍ程度以下である。このあとは金型母材２
０の外形を仕上加工することにより第１図に示すような
非球面金型２２が形成される。

上記構成による金型２２を用いれば、光学素子の材料と
して液体の樹脂モノマーを用いたものの金型に適用する
ことができる。すなわち、第３図に示すように、材料と
して熱軟化性樹脂ポリマーを用いた金型の場合には、成
形１サイクル毎に金型コア１２．１３が互いにすり合い
、各金型コアとして耐摩耗性として高度なものが要求さ
れると共に、キャビティ１０にかかる圧力が通常５００
〜１０００ｋｇ／ｌ−Ａと非常に高く高強度のものが必
要とされるのに対し、第４図に示す加工方法に用いられ
る金型の場合には、キャビティなどは通常必要とされず
、必要としても材料の千ツマ−のもれ止めとして用いら
れるだけであり、金型のこすれもなく、しかも圧力が加
わることがない。そこで、金型２２を用いれば、モノマ
ー重合法における光学素子の成形金型として用いること
ができる。また、従来例で述べた金型のように、ボラゾ
ンバイトで切削しなくてもよく、さらに、内部応力が少
なく、メツキ層２】−がはがれにくいため、樹脂製光学
素子用の成形金型２２を短時間で安価に製作することが
可能となる。

また、非球面部２０ａに無電解ニッケルメッキ層２１を
固着することにより、このメツキ層２１が軟質金属の金
型母材２０より硬いこと、また、このメツキ層２１が非
晶質性であることから、良質な光学鏡面を得ることがで
きると共に、耐蝕性の向上に寄与することができる。

次に、金型２２を用いてレンズを形成した一例について
第２図に示す。金型２２とガラスレンズ２３との間に熱
硬化タイプの樹脂モノマーを挿入し、これを１３０°Ｃ
で加熱し、七ツマー重合させた後、この金型２２から離
型することによって、第２図に示すところのガラスレン
ズ２３の一方の面上に非球面層２４を有する凸レンズを
成形することができる。

なお、熱硬化性樹脂モノマーの代わりに、紫外線硬化性
樹脂モノマーを使用することも可能であり。

加熱する代わりに紫外線を照射しても金型２２には何等
支障はなく良質なレンズを得ることができる。

「発明の効果」上記した通り、本発明の加工方法によれば、金型母材と
して軟質金属を用いることができ、従来のように焼入鋼
をボラゾンバイトで下地加工する必要がなく、ダイヤモ
ンドバイトで直接に超精密切削を行ない下地の加工を行
ない得る。

また、従来までは１００μｍ程度の無電解ニッケルメッ
キ層を設もっていたが、本発明ではそのメツキ層を２０
μｍ以下となるようにしたことから、メツキ層が安くで
きると共にメツキ作業が早くなり、また、薄いメツキ層
となるため、メツキ層内部応力が小さくなって金型母材
からのはがれに対する安全性が橿めて高くなる。

一方、本発明では、軟質金属からなる金型母材の型面に
無電解ニッケルメッキを固着したので、耐蝕性の向」二
によって金型寿命が延び、さらに、無電解ニッケルメッ
キは硬く非晶質であるので、研磨が容易となり、−層良
質な光学鏡面を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す金型の簡略断面図、第
２図は本発明に係る金型により成形されたレンズの断面
図、第３図及び第４図は従来例として示した光学素子の
生産構成を説明するための図、第５図〜第８図は従来例
の金型の加工工程を示す図、第９図は従来例の金型を示
すｆ＠略断面図である。２０・・・・金型母材２０ａ・・・・非球面部２１・・・・無電解ニッケルメッキ層２２・・・・金型２３・・・・ガラスレンズ２４・・・・非球面層特許出願人　　　旭光学工業株式会社第１図　　　　第２図２］第３図　　　　第４図第　５　図１日第７図第９図１１６　　時第　８　図（じ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ダイヤモンドバイトによる切削が可能な合金材で
構成した金型母材に、生産する光学素子の有効形成面に
対応させて形成した非球面部を設け、この金型母材のう
ち少なくとも非球面部に光学素子成形時の温度よりも高
い温度の焼なまし処理を施した後、ダイヤモンドバイト
によって要求される形状に超精密切削を施し、その後、
この非球面部表面に２０μｍ以下の薄い無電解ニッケル
メッキ層を固着し、この無電解ニッケルメッキ層の表面
を非球面状の光学鏡面に研磨のみにより形成してなるこ
とを特徴とする樹脂製光学素子の非球面金型加工方法。