JPH0359016B2 - - Google Patents
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- JPH0359016B2 JPH0359016B2 JP23142782A JP23142782A JPH0359016B2 JP H0359016 B2 JPH0359016 B2 JP H0359016B2 JP 23142782 A JP23142782 A JP 23142782A JP 23142782 A JP23142782 A JP 23142782A JP H0359016 B2 JPH0359016 B2 JP H0359016B2
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- molding
- optical element
- titanium carbide
- lens
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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
-
- 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
- C03B2215/03—Press-mould materials defined by material properties or parameters, e.g. relative CTE of mould parts
-
- 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
- C03B2215/05—Press-mould die materials
- C03B2215/07—Ceramic or cermets
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光学素子成形用型に関するものであ
る。
る。
レンズ、プリズム、フイルターなどの光学素子
は従来、多くはガラスの研摩処理によつて製造さ
れている。しかし、研磨処理には相当な時間と技
能を要するものである。また、非球面レンズを研
磨処理で製造するのは一層高度の研磨技術が必要
でまた処理時間も長くならざるを得ないものであ
る。このような研磨処理による光学素子の製造方
法に対して、加熱加圧による成形によつて光学素
子を製造する方法がある。この成形方法によれ
ば、短時間に光学素子を製造することができ、ま
た、非球面レンズも球面レンズと同じように容易
且つ短時間に製造することができるものである
が、加熱加圧による成形方法においてもなお改善
ささるべき問題点がある。それは、光学素子とし
て必要な表面精度を有する光学素子を型で作るの
は容易でなかつたことである。即ち、従来、この
型としてはグラフアイトから形成されたものが多
く使用されて来たが、グラフアイト製型を用いた
場合には、良好な表面精度を有する光学素子を製
造することができなかつた。本発明は、型材を選
択することによつて、良好な表面精度を有する光
学素子を製造できる型を提供することを主たる目
的とする。
は従来、多くはガラスの研摩処理によつて製造さ
れている。しかし、研磨処理には相当な時間と技
能を要するものである。また、非球面レンズを研
磨処理で製造するのは一層高度の研磨技術が必要
でまた処理時間も長くならざるを得ないものであ
る。このような研磨処理による光学素子の製造方
法に対して、加熱加圧による成形によつて光学素
子を製造する方法がある。この成形方法によれ
ば、短時間に光学素子を製造することができ、ま
た、非球面レンズも球面レンズと同じように容易
且つ短時間に製造することができるものである
が、加熱加圧による成形方法においてもなお改善
ささるべき問題点がある。それは、光学素子とし
て必要な表面精度を有する光学素子を型で作るの
は容易でなかつたことである。即ち、従来、この
型としてはグラフアイトから形成されたものが多
く使用されて来たが、グラフアイト製型を用いた
場合には、良好な表面精度を有する光学素子を製
造することができなかつた。本発明は、型材を選
択することによつて、良好な表面精度を有する光
学素子を製造できる型を提供することを主たる目
的とする。
本発明は、ガラス材料を加熱・加圧して光学素
子に成形加工するための光学素子成形用型におい
て、該成形用型の成形面が、離型性を高めるため
の炭化チタンを主材として含み、鏡面性および型
強度を高めるためのモリブデン、ニツケルおよび
コバルトのなかから選択される金属を助材として
含む材料で作られている炭化チタンから形成され
ていることを特徴とするものである。即ち本発明
は、成形用型の成形面が主材としての炭化チタン
および助材としてのモリブデン、ニツケルおよび
コバルトのなかから選択される金属を含む材料か
ら形成された型を使用することによつて、加熱加
圧により高い表面精度を有する光学素子を製造す
ることができる。前述のように、光学素子をつく
る型として、従来、グラフアイトから形成された
ものが多く使用されているが、グラフアイトは多
孔性であるために、いかに研磨しても、光学素子
として充分な表面精度をもつ素子をつくるに充分
な表面粗さの内壁表面をもつ型を得ることができ
なかつたが、本発明においては型の成形面として
主材としての炭化チタンおよび助材としての金属
を含む材料から形成されたものを使用することに
よつて、表面粗さ５／100μ以下の内壁表面をも
つ型を得ることができ、且つこのような表面粗さ
に正確に対応する表面精度をもつ光学素子をつく
ることができる。従つて、本発明による型の内壁
の表面粗さは、通常、５／100μ以下、特には
３／100μ以下に設定されるのが好適で、このよ
うな高い表面精度を有する型としては、炭化チタ
ンと金属の焼結体の表面に高い圧力をかけて表面
に表面粗さに支障となるようなボア（巣）がない
状態にし、さらに研摩して製造したものが好適で
ある。型を形成する炭化チタンと金属の組成比は
適宜設定されるが、一般に、炭化チタン100（重
量）部に対して、金属は15〜40部、特には20〜35
部の範囲が好適である。また、このような金属と
しては、モリブデンが特に好ましく、その他にニ
ツケル、コバルトなどが好適である。然して、主
材としての炭化チタン、助材としてのニツケルお
よびモリブデンを含む材料を焼結したものは、線
膨張係数が8.3×10-6で光学ガラス（SF14）の8.2
×10-6と殆ど同じであり焼きじめが起らないこ
と、又ガラスが型にくつつかないこと、（離型性
良）、硬度が高いこと（Hv1850）、耐久性が優れ
ていること、及び前述した高い鏡面性が得られる
こと、という利点を有している。ここで、主材と
しての炭化チタンは、成形用型の成形面の離型性
を高めるのに大きく寄与するものと考えられ、ま
た、助材としての金属は、同じく成形面の鏡面性
および型強度を高めるのに大きく寄与するものと
考えられる。
子に成形加工するための光学素子成形用型におい
て、該成形用型の成形面が、離型性を高めるため
の炭化チタンを主材として含み、鏡面性および型
強度を高めるためのモリブデン、ニツケルおよび
コバルトのなかから選択される金属を助材として
含む材料で作られている炭化チタンから形成され
ていることを特徴とするものである。即ち本発明
は、成形用型の成形面が主材としての炭化チタン
および助材としてのモリブデン、ニツケルおよび
コバルトのなかから選択される金属を含む材料か
ら形成された型を使用することによつて、加熱加
圧により高い表面精度を有する光学素子を製造す
ることができる。前述のように、光学素子をつく
る型として、従来、グラフアイトから形成された
ものが多く使用されているが、グラフアイトは多
孔性であるために、いかに研磨しても、光学素子
として充分な表面精度をもつ素子をつくるに充分
な表面粗さの内壁表面をもつ型を得ることができ
なかつたが、本発明においては型の成形面として
主材としての炭化チタンおよび助材としての金属
を含む材料から形成されたものを使用することに
よつて、表面粗さ５／100μ以下の内壁表面をも
つ型を得ることができ、且つこのような表面粗さ
に正確に対応する表面精度をもつ光学素子をつく
ることができる。従つて、本発明による型の内壁
の表面粗さは、通常、５／100μ以下、特には
３／100μ以下に設定されるのが好適で、このよ
うな高い表面精度を有する型としては、炭化チタ
ンと金属の焼結体の表面に高い圧力をかけて表面
に表面粗さに支障となるようなボア（巣）がない
状態にし、さらに研摩して製造したものが好適で
ある。型を形成する炭化チタンと金属の組成比は
適宜設定されるが、一般に、炭化チタン100（重
量）部に対して、金属は15〜40部、特には20〜35
部の範囲が好適である。また、このような金属と
しては、モリブデンが特に好ましく、その他にニ
ツケル、コバルトなどが好適である。然して、主
材としての炭化チタン、助材としてのニツケルお
よびモリブデンを含む材料を焼結したものは、線
膨張係数が8.3×10-6で光学ガラス（SF14）の8.2
×10-6と殆ど同じであり焼きじめが起らないこ
と、又ガラスが型にくつつかないこと、（離型性
良）、硬度が高いこと（Hv1850）、耐久性が優れ
ていること、及び前述した高い鏡面性が得られる
こと、という利点を有している。ここで、主材と
しての炭化チタンは、成形用型の成形面の離型性
を高めるのに大きく寄与するものと考えられ、ま
た、助材としての金属は、同じく成形面の鏡面性
および型強度を高めるのに大きく寄与するものと
考えられる。
本発明による型によつて加熱加圧により成形さ
れた光学素子は後研摩が不要で、そのまま光学素
子として用いることができるものである。また成
形工程である加熱加圧条件は、使用する各種ガラ
スがMgF2，CaF2，TiO2，ZnSなどの結晶材料の
種類によつて適宜設定されるが、ガラスの場合に
は加圧の際のガラスの温度は、ガラス転移点以上
である。型に収容する前に予め加熱しておいても
よいし、型に収容後に型と共に加熱してもよい。
れた光学素子は後研摩が不要で、そのまま光学素
子として用いることができるものである。また成
形工程である加熱加圧条件は、使用する各種ガラ
スがMgF2，CaF2，TiO2，ZnSなどの結晶材料の
種類によつて適宜設定されるが、ガラスの場合に
は加圧の際のガラスの温度は、ガラス転移点以上
である。型に収容する前に予め加熱しておいても
よいし、型に収容後に型と共に加熱してもよい。
然して、加熱によつて酸化を生ずるのを防止す
るために、この成形工程は、真空中または窒素ガ
ス、ヘリウム等の不活性雰囲気中にて行なうのが
よい。
るために、この成形工程は、真空中または窒素ガ
ス、ヘリウム等の不活性雰囲気中にて行なうのが
よい。
以下、本発明による型を使用する光学素子の製
造の実施例、および従来のグラフアイト製の型を
使用する光学素子の製造に関する比較例について
説明する。
造の実施例、および従来のグラフアイト製の型を
使用する光学素子の製造に関する比較例について
説明する。
実施例 １
炭化チタン100重量部にニツケル12重量部及び
モリブデン６重量部を混合し、外径17mm厚さ15mm
にプレス後焼結した素材を熱間静圧プレス法
（HIP）により気体（アルゴン）を圧力媒体とし
て500Kg／cm2の高圧をかけて緻密化した。
モリブデン６重量部を混合し、外径17mm厚さ15mm
にプレス後焼結した素材を熱間静圧プレス法
（HIP）により気体（アルゴン）を圧力媒体とし
て500Kg／cm2の高圧をかけて緻密化した。
次にカーブゼネレータ（球面創成機）を使用し
レンズの球面を創成するのと同じ要領で研削し表
面粗さを10μ程度にした。さらに粒径10μのアル
ミナ砥粒を使つてラツピングして1μ程度の表面
粗さにし、これを粒径0.5μのダイヤによつて磨き
上げて第１図イに示す様に触針式粗さ測定法によ
つて測定した最大粗さRmaxを0.015μ以下とし
た。
レンズの球面を創成するのと同じ要領で研削し表
面粗さを10μ程度にした。さらに粒径10μのアル
ミナ砥粒を使つてラツピングして1μ程度の表面
粗さにし、これを粒径0.5μのダイヤによつて磨き
上げて第１図イに示す様に触針式粗さ測定法によ
つて測定した最大粗さRmaxを0.015μ以下とし
た。
レンズの成形装置と加工手順を第２図によつて
説明する。
説明する。
第２図中、１は密閉容器、２はその蓋、３は光
学素子を成形するための上型、４はその下型、５
は上型をおさえるための上型おさえ、６は胴型、
７は型ホルダー、８はヒータ、９は下型をつき上
げるつき上げ棒、１０は該つき上げ棒を作動する
エアシリンダ、１１は油廻転ポンプ、１２，１
３，１４はバルブ、１５は窒素ガス導入パイプ、
１６はバルブ、１７は排出パイプ、１８はバル
ブ、１９は温度センサ、２０は水冷パイプ、２１
は密閉容器を載せる台を示す。
学素子を成形するための上型、４はその下型、５
は上型をおさえるための上型おさえ、６は胴型、
７は型ホルダー、８はヒータ、９は下型をつき上
げるつき上げ棒、１０は該つき上げ棒を作動する
エアシリンダ、１１は油廻転ポンプ、１２，１
３，１４はバルブ、１５は窒素ガス導入パイプ、
１６はバルブ、１７は排出パイプ、１８はバル
ブ、１９は温度センサ、２０は水冷パイプ、２１
は密閉容器を載せる台を示す。
光学ガラス素子を製造するにあたつて、前準備
としてフリント系ガラス（SF14）を外径15.8mm
厚さ２mmの円板状にしたものを両面磨いておく
（これをブランクと呼ぶ）。密閉容器１の蓋２をあ
け、ブランク２２を下型４の上にのせ上型３をセ
ツトしてから密閉容器の蓋２を閉じ水冷パイプに
水を流してヒータ８に通電する。このとき窒素ガ
ス用バルブ１６および１８は閉じ排気系バルブ１
２，１３，１４も閉じている。尚油廻転ポンプ１
１は常に廻転している。バルブ１２を開け排気を
はじめ10-2Torr以下になつたらバルブ１２を閉
じバルブ１６を開いて窒素ガスをボンベより密閉
容器内に導入する。温度が650℃になつたらエア
シリンダ１０を作動させて10Kg／cm2の圧力で成形
する。転移点以下になるまで加圧をつづけこの間
は冷却速度を10℃／min位に制御する。その後は
20℃／min以上の速度で冷却を行ない200℃以下
に下がつたらバルブ１６を閉じバルブ１３を開い
て密閉容器１内に空気を導入する。それから蓋２
を開け上型おさえ５をはずして成形物を取り出
す。
としてフリント系ガラス（SF14）を外径15.8mm
厚さ２mmの円板状にしたものを両面磨いておく
（これをブランクと呼ぶ）。密閉容器１の蓋２をあ
け、ブランク２２を下型４の上にのせ上型３をセ
ツトしてから密閉容器の蓋２を閉じ水冷パイプに
水を流してヒータ８に通電する。このとき窒素ガ
ス用バルブ１６および１８は閉じ排気系バルブ１
２，１３，１４も閉じている。尚油廻転ポンプ１
１は常に廻転している。バルブ１２を開け排気を
はじめ10-2Torr以下になつたらバルブ１２を閉
じバルブ１６を開いて窒素ガスをボンベより密閉
容器内に導入する。温度が650℃になつたらエア
シリンダ１０を作動させて10Kg／cm2の圧力で成形
する。転移点以下になるまで加圧をつづけこの間
は冷却速度を10℃／min位に制御する。その後は
20℃／min以上の速度で冷却を行ない200℃以下
に下がつたらバルブ１６を閉じバルブ１３を開い
て密閉容器１内に空気を導入する。それから蓋２
を開け上型おさえ５をはずして成形物を取り出
す。
上記のようにして、フリント系光学ガラス
（SF14）（軟化点SP＝580℃、転移点Tg＝485℃）
を使用して、第３図に示す形状および寸法のレン
ズを成形した結果、第１図イに示すものとほぼ同
じ表面の粗さのレンズを得ることができた。この
時の成形条件すなわち時間―温度関係図を第４図
に示す。
（SF14）（軟化点SP＝580℃、転移点Tg＝485℃）
を使用して、第３図に示す形状および寸法のレン
ズを成形した結果、第１図イに示すものとほぼ同
じ表面の粗さのレンズを得ることができた。この
時の成形条件すなわち時間―温度関係図を第４図
に示す。
実施例 ２
実施例１と同様の割合で、炭化チタンとコバル
トとモリブデンを混合し、外径17mm厚さ15mmにプ
レス後、焼結した素材を熱間静圧プレス法
（HIP）により気体（アルゴン）を圧力媒体とし
て5000Kg／cm2の高圧をかけて緻密化した。
トとモリブデンを混合し、外径17mm厚さ15mmにプ
レス後、焼結した素材を熱間静圧プレス法
（HIP）により気体（アルゴン）を圧力媒体とし
て5000Kg／cm2の高圧をかけて緻密化した。
この素材によつて、実施例１と同様の処理を施
して、レンズを成形したところ、実施例１と全く
同様の結果を得ることができた。
して、レンズを成形したところ、実施例１と全く
同様の結果を得ることができた。
比較例
従来のグラフアイト製の型を使用して上記の実
施例と同じレンズを同じ装置によつて成形した。
この場合には、型の表面粗さは第１図ロに示す如
く、Rmax0.3μで、成形されたレンズは第１図ハ
に示すようにRmax0.2μの表面粗さのものしか得
られなかつた。
施例と同じレンズを同じ装置によつて成形した。
この場合には、型の表面粗さは第１図ロに示す如
く、Rmax0.3μで、成形されたレンズは第１図ハ
に示すようにRmax0.2μの表面粗さのものしか得
られなかつた。
第１図イは本発明による型の表面粗さの例を示
す図、第１図ロ，ハは従来のグラフアイト製の同
様の型の表面粗さおよび成形されたレンズの表面
粗さを示す図、第２図はレンズの成形装置を示す
断面図、第３図は成形されるレンズの一例の形状
および寸法を示す図、第４図は成形の際における
時間−温度関係図である。
す図、第１図ロ，ハは従来のグラフアイト製の同
様の型の表面粗さおよび成形されたレンズの表面
粗さを示す図、第２図はレンズの成形装置を示す
断面図、第３図は成形されるレンズの一例の形状
および寸法を示す図、第４図は成形の際における
時間−温度関係図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガラス材料を加熱・加圧して光学素子に成形
加工するための光学素子成形用型において、該成
形用型の成形面が、離型性を高めるための炭化チ
タンを主材として含み、鏡面性および型強度を高
めるためのモリブデン、ニツケルおよびコバルト
のなかから選択される金属を助材として含む材料
で作られていることを特徴とする光学素子成形用
型。 ２ 前記主材としての炭化チタン100重量部に対
して、前記助材としての金属は15〜40重量部であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
光学素子成形用型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23142782A JPS59121126A (ja) | 1982-12-27 | 1982-12-27 | 光学素子成形用型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23142782A JPS59121126A (ja) | 1982-12-27 | 1982-12-27 | 光学素子成形用型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59121126A JPS59121126A (ja) | 1984-07-13 |
| JPH0359016B2 true JPH0359016B2 (ja) | 1991-09-09 |
Family
ID=16923401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23142782A Granted JPS59121126A (ja) | 1982-12-27 | 1982-12-27 | 光学素子成形用型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59121126A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2844697B2 (ja) * | 1989-07-25 | 1999-01-06 | 三菱瓦斯化学株式会社 | 低ダストポリカーボネート成形品の製造法 |
| JP3206845B2 (ja) * | 1993-01-07 | 2001-09-10 | 松下電器産業株式会社 | 光学ガラス素子の製造方法およびこれに用いる光学ガラス素子のプレス成形用型 |
| JPH08510829A (ja) * | 1993-03-05 | 1996-11-12 | アーメン エヌ サハゲン | 流動媒体をモニタするプローブ |
| JP3224472B2 (ja) * | 1993-05-26 | 2001-10-29 | キヤノン株式会社 | 光学レンズ及びその成形用型 |
| KR100446914B1 (ko) * | 2001-11-14 | 2004-09-01 | 주식회사 엘지에스 | 핫 엠보싱을 이용한 회절광학소자 렌즈의 제조방법 및 그장치 |
| WO2005121038A2 (en) | 2004-06-07 | 2005-12-22 | Colorado School Of Mines | Coating for glass molding dies and forming tools |
-
1982
- 1982-12-27 JP JP23142782A patent/JPS59121126A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59121126A (ja) | 1984-07-13 |
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