JPH02217326A - 光学部品の成形型 - 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、光学部品の成形型に係り、特に、非球面レン
ズなどの光学素子を熱間プレス成形するに好適な、光学
部品の成形型に関するものである。

［従来の技術］ 近年、光学ガラスレンズとして、非球面レンズの要求が
高まっている。これは、非球面レンズの採用により、光
学系を簡略化することができるので、装置の小形軽量化
、原価低減が可能となるからである。

従来、この種非球面レンズは研削・研磨で加工されてい
たが、この加工方法はきわめて生産性の悪いものであっ
た。

そこで、最近では、非球面レンズを熱間プレス成形によ
って製造する方法が開発されている。この方法は、プレ
ス使用面を所定形状に形成した成形型（詳細後述）内へ
、ガラス素材を挿入し、この素材の温度を成形温度にま
で加熱したのち、これを加圧してプレス成形するもので
ある。

前記成形型の材料は１通常、炭化タングステン（ＷＣ）
とコバルト（ＣＯ）とを含有する超硬合金が使用されて
いる。

なお、この種の成形型として関連するものには、特開昭
５９−１２３６３１号公報が挙げられる。

［発明が解決しようとする課題］ 成形型の材料としては、高温での強度が高く。

型の形状精度、面粗さが出し易く、且つ高温でガラスと
融着しないものが要求されている。

しかし、前記超硬合金の成形型は、この要求を満足する
ものではなかった。

すなわち、超硬合金の成形型は、ＷＣの細粒粉末に、Ｇ
ｏ粒粉末バインダとして混入し、これらをプレス成形し
たのち、焼結してなるものであるが、約４００℃以上で
は、Ｇｏの粒子が酸化を始めて、バインダとしての機能
を失ってしまう。

ところで、ガラス素材は、ＳｉＯ□、Ｂ、Ｏ，。

ＢａＯなどを含有するものであり、その軟化温度は６５
０１〜７５０℃、成形温度は約７３０℃である。

したがって、非球面レンズの熱間プレス成形時に、Ｇｏ
の粒子が酸化して、成形型のプレス使用面から脱落し、
その面形状、面粗さが劣化するので、非球面レンズの表
面粗さを所望の０．０２μｍに成形することは困難であ
った。また、ガラス素材と成形型のＧｏとが反応して、
ガラスがプレス使用面へ融着するという融着現象を生じ
た。

このようにして、従来の成形型は、そのプレス使用面が
早期に劣化して、寿命が短いものであった。

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決して、プレ
ス使用面の酸化がなく、且つガラスの融着現象を生ずる
ことなく、表面粗さの優れた非球面レンズを熱間プレス
成形することができる、長寿命の成形型の提供を、その
目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記問題点を解決するための、本発明に係る光学部品の
成形型の構成は、プレス使用面を所定形状に形成した、
光学部品の成形型において、成形型を、ボロンナイトラ
イドを焼結した焼結型にし。

そのプレス使用面に、該型の材料との熱膨張係数差が２
Ｘ１０−’／”Ｃ以下である材料の被膜を。

コーティングにより形成したものである。

さらに詳しくは、超硬合金の成形型に代えて。

ガラスと融着しにくいボロンナイトライドを焼結した焼
結型のプレス使用面へ、さらに、ボロンナイトライドの
被覆をコーティングして前記プレス使用面の面粗さを良
好にした成形型を使用することにより、前記目的は達成
される。

［作用コ、。

ボロンナイトライドの焼結型は、ガラス素材の成形温度
（約７３０℃）にまで加熱しても、所定の強度を有する
のみならず、プレス使用面の酸化や、ガラスの融着現象
を生ずることなく１表面粗さの優れた非球面レンズを、
連続して容易に成形することができる。

［実施例］ 以下、本発明を実施例によって説明する。

第１図は１本発明の一実施例に係る光学部品の成形型を
示す略示縦断面図である。

この第１図において、１は、ボロンナイトライドを焼結
し、そのプレス使用面１ａを所定形状（近似曲率半径５
０ｍ、形状精度±１μｍ、面粗さ約０．５μｍ）に形成
した焼結型（直径３０ｍ。

高さ４０ｍの円柱状）であり、前記プレス使用面１ａに
、ボロンナイトライドの被膜２（厚さ約６μｍ、表面粗
さＯ，ＯＬｐｍ以下）が、ＰＶＤ法によってコーティン
グされている。

この焼結型１の製造方法を略述すると、次のとおりであ
る。

直径３Ｑｍ、高さ４０ｍの円柱状に成形して焼結したボ
ロンナイト母材の端面を、研削加工して。

近似曲率半径５０　ｍ　、形状精度±１μｍのプレス使
用面１ａを形成する。そして、このプレス使用面１ａの
面粗さを、その形状精度を維持したまま、ダイヤモンド
砥粒により約０．５μｍに仕上げる。

ところで、ボロンナイトライド母材は、その粒界部に凹
みがあって、このままでは、プレス使用面１ａの面粗さ
を０．５μｍ以下にすることは困難である。そこで、プ
レス使用面１ａに、ＰＶＤ法により、厚さ約６μｍのボ
ロンナイトライドの被膜２をコーティングしたのち、そ
の表面をダイヤモンド砥粒により研磨して、表面粗さを
０．０１μｍ以下に仕上げることにより、所望の焼結型
１が得られる。

上記のように構成した焼結型１を使用して、非球面レン
ズを成形した成形例を、図面を用いて説明する。

第２図は、第１図に係る焼結型を使用して非球面レンズ
を成形したときの、繰返し成形回数とプレス使用面の表
面粗さとの関係の一例を示す表面粗さ変化図、第３図は
、同様に、他の例を示す表面粗さ変化図である。

第１の成形例。

４０ｗｔ％ＢａＯ−３９ｗｔ％ｓｉｏ、−１５Ｗ　ｔ　
Ｂ、Ｏ，を主成分とする、両凸形状のφ２５×Ｒ３０Ｘ
ｔｌＯの光学ガラスをガラス素材とし、第１図に示す焼
結型１を使用して非球面レンズを熱間プレス成形した成
形例を示す。

前記ガラス素材を焼結型１上に載置し、窒素雰囲気中で
約７３０℃に加熱したのち、約１ｔｏｎｆの荷重を約１
０秒間負荷してプレス成形した。

得られた非球面レンズの形状精度２面粗さは、焼結型１
のプレス使用面１ａのそれとほぼ同一であった。また、
ガラスの融着現象はなかった。

この成形を繰返し実施したときの、プレス使用面１ａの
表面粗さの変化は、第２図の曲線４で示すように、経時
劣化がほとんどなかった。これに対して、従来の超硬合
金の成形型の、繰返し成形にともなう表面粗さの変化は
、同図の曲線３で示すものであり、経時劣化が大きいも
のであった。

第２の成形例 ６９ｗｔ％Ｓｉｎ、−１０ｗｔ％Ｂ、Ｏ，−９ｗｔ％Ｎ
ａ、０−８ｗｔ％に、Ｏを主成分とする１両凸形状のφ
２５ＸＲ３０ＸｔｌＯの光学ガラスをガラス素材とし、
第１図に示す焼結型１を使用して非球面レンズを熱間プ
レス成形した成形例を示す。

前記ガラス素材を焼結型１上に載置し、窒素雰囲気中で
約６５０℃に加熱したのち、約１ｔｏｎｆの荷重を約１
０秒間負荷してプレス成形した。

この成形例においても、第１の成形例と同様に、得られ
た非球面レンズの形状精度１面粗さは、プレス使用面１
ａのそれとほぼ同一であり、ガラスの融着現象もなかっ
た。

この成形を繰返し実施したときの、プレス使用面１ａの
表面粗さの変化は、第３図の曲線４′で示すように、経
時劣化がほとんどなかった。同図の曲線３′で示すもの
は、従来の超硬合金の成形型の表面粗さの変化であり、
経時劣化が大きい。

以上説明した実施例によれば、光学部品の成形型を、ボ
ロンナイトライドを焼結した焼結型にし、そのプレス使
用面にボロンナイトライドの被膜を形成するようにした
ので、プレス使用面の表面粗さが優れ、酸化による劣化
もなく、ガラスとの融着現象を生ずることなく、非球面
レンズを容易にプレス成形することができ、その型寿命
も長く、量産成形を可能にする、という効果がある。

なお、本実施例においては、プレス使用面１ａにコーテ
ィングする被膜の材料を、焼結型１と同じボロンナイト
ライドにしたが、この被膜の材料はボロンナイトライド
に限るものではなく、プレス成形時の加熱・冷却過程で
生ずる繰返し熱応力に耐えるものであればよい、これに
適するものとして、ボロンナイトライド（焼結型１の材
料）との熱膨張差が２Ｘ１０−’／”Ｃ以下のもの、た
とえばセラミックス、超硬合金などがある。

さらに１本実施例においては、被ｊ１２のコーティング
をＰＶＤ法によって実施したが、このほかイオンミキシ
ング法、ＣＶＤ法などによってもよい。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように本発明によれば、プレス使用
面の酸化がなく、且つガラスの融着現象を生ずることな
く１表面粗さの優れた非球面レンズを熱間プレス成形す
ることができる、長寿命の成形型を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１！！＋は１本発明の一実施例に係る光学部品の成形
型を示す略示縦断面図、第２図は、第１図に係る焼結型
を使用して非球面レンズを成形したときの、繰返し成形
回数とプレス使用面の表面粗さとの関係の一例を示す表
面粗さ変化図、第３図は。 同様に、他の例を示す表面粗さ変化図である。 １・・・焼結型、１ａ・・・プレス使用面、２・・・被
膜。 第２０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プレス使用面を所定形状に形成した、光学部品の成
   形型において、 成形型を、ボロンナイトライドを焼結した焼結型にし、 そのプレス使用面に、該型の材料との熱膨張係数差が２
   ×１０＾−＾６／℃以下である材料の被膜を、コーティ
   ングにより形成した ことを特徴とする光学部品の成形型。 ２、被膜の材料を、ボロンナイトライドにしたことを特
   徴とする請求項１記載の光学部品の成形型。 ３、被膜の材料を、セラミックスにした ことを特徴とする請求項１記載の光学部品の成形型。