JPH04164830A - 光学素子成形用の成形型及びその再生方法 - 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、光学素子成形用の成形型およびその再生方法
に関し、より詳しくは、加熱により軟化させた光学素子
材料を押圧成形することにより光学素子を成形するため
の成形型及びその再生方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、光学素子は研磨工程により製造されてきたが、最
近では、加熱により素子材料を軟化させて成形型間で押
圧成形することにより光学素子を製造するダイレクトプ
レス（ガラスモールド法）が採用されつつある。この時
使用される成形型は、所望する面に加工した母材上に耐
酸化性、耐漏れ性の向上を目的としてセラミックスまた
は（及び）貴金属の被膜を施したものが主であり、中に
は両者の密着性向上のために中間層を設けたものもある
。

ところが、成形型はガラスモールド法で成形回数を重ね
た場合、表面に傷や量りが生し、また被膜の剥離が生じ
る等の劣化が見られ、成形した光字素子の品質が低下す
るという問題があった。この問題は母材、被膜材、素子
材料の性質及び成形条件に起因するものであり、この問
題を解決するために様々な材料や成形条件についての提
案がなされている１例えば、特開平１−１１１７３７号
公報は被膜の硬度を上げることにより成形型の表面の傷
つきを無くす方法を提案している。

（発明が解決しようとする課題） ところが、前記の方法でも１０００回、　１００００回
と成形回数を重ねた場合には、成形型の劣化が見られた
。この場合、被膜のみを剥離して再生することは難しく
、被膜を完全に削り取ると母材も削ることになり、再び
精密加工、研磨工程を経て被膜を形成して成形型を再生
するか、全く新たに成形型を作製するしかなく、コスト
高になることが否めなかった。

本発明は上記の点を解決しようとするもので、その目的
は、母材を傷つけずに被膜のみを完全に剥離することに
よって容易にかつ安価に成形型を再生することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、光字素子材料を加熱により軟化させ、一対の
成形型及び胴型の間で押圧成形することにより光字素子
を成形する成形型においで、母材と被膜からなる成形型
の中間層として、水、酸性水溶液またはアルカリ性水溶
液のいずれかに可溶な水溶性無機化合物層を設けたこと
を特徴とする光学素子成形用の成形型、並びに、その成
形型を、水、酸性水滴液及びアルカリ性水溶液のいずれ
かに浸して水溶性無機化合物層を溶解させ、母材から被
膜と水溶性無機化合物層を除去することを特徴とする光
学素子成形用の成形型の再生方法である。

第１図に本発明の光学素子成形用の成形型の断面図を示
す。

この成形型は母材１と被膜２の間に中間層である水溶性
無機化合物層３を設けたものであり、その作製方法とし
ては、例えば、け材１を超精密旋盤にて所望非球面に削
った後、ダイヤモンドペースト研磨材等を使用して粗さ
Ｒ１，ヨ・０．０２ＬＬｗａ以Ｆになるように表面を研
磨する。ここで母材１に用いられる材料としては、超硬
合金タングステンカーバイトｔｗＣ）、ステンレス、Ｎ
ｉ基耐熱合金等の合金、炭化ケイ素（ＳｉＣ）　、窒化
ケイ素（ＳｉｆｆＮ、ｌ　、アルミナ＋Ａ］□０３）等
のセラミックスが挙げられる。

次に、この母材１の表面に水溶性無機化合物層３を形成
する。その形成方法としては、スパッタリング法、真空
蒸着法等が挙げられる。この水溶性無機化合物層３は、
水、酸性水溶液またはアルカリ性水溶液に可溶であり、
かつその融点を１℃、光学素子の成形温度をＸ”Ｃとし
た時、Ｔ＞Ｘを満足させるような無機化合物からなる。

このような水溶性無機化合物層３の材料としては、塩化
ナトリウム　（ＮａＣ１１，塩化カリウム（ＫＣＩＩ等
のアルカリ金属塩、炭酸バリウム１Ｂａｃｌｉｌ　、炭
酸カルシウム（ＣａＣＯｉｌ−炭酸ストロンチウム（Ｓ
ｒＣＯｘｌ　等のアルカリ土類金属塩を挙げることが嗜 できる。

次に、水溶性無機化合物層３の表面に被膜２を形成する
６被膜２は耐酸化性および耐濡れ性の向上を目的として
設けられるものである。被膜２に用いられる材料とじ−
では、窒化チタン（ＴｉＮｌ　、炭化チタン（ＴｉＣ１
、窒化ケイ素（Ｓｉ、Ｎ、ｌ　、炭化ケイ素ｆｓｉｃｌ
　、アルミナｆＡｔｉｏｚ１等のセラミックス物質また
は白金（Ｐｔｌ、ロジウム（Ｒｈ）、金（Ａｕ１等の貴
金属物質が挙げられる。また被膜２の形成方法としては
従来公知の方法が適用される。

このようにして作製した成形型を用いて光学素子を成形
する。第２図（ａ）は押圧成形前の成形部の状態を示す
概略説明図である。ここで使用する光学素子材料の成形
温度は成形型の水溶性無機化合物層３の融点よりも低い
ものである。

成形を繰り返して高精度の光学素子を再現性よく成形し
、型表面に傷や量りができると、以下のように水溶性無
機化合物層３を水、酸性水溶液またはアルカリ性水溶液
にて溶解し、被膜２を除去し、成形型を再生する。

ここで用いられる酸としては、塩酸、フッ化水素酸等が
挙げられ、アルカリとしては水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム等が挙げられる。

これにより劣化した被膜２が剥れ、母材ｌのみとなる。

この母材ｌは削り直したわけではないので、全く傷がな
く、洗浄後再び使用可能であり、この表面に再び水溶性
無機化合物層３及び被膜２を前述と同様の方法で形成さ
せることにより、永久的に使用可能となり、大幅なコス
トの低減につながることになる。

（作用） 成形型の母材と被膜の中間層として水、酸性水溶液また
はアルカリ性水溶液に可溶な水溶性無機化合物層を設け
ることにより、成形型表面に傷や量りが生じ、また被膜
の剥離が生じた場合、成形型を水、酸性水溶液またはア
ルカリ性水溶液に浸すことにより水溶性無機化合物層を
溶解させて母材を傷つけずに被膜を完全にかつ容易に剥
離することができる。これを洗浄後、再び水溶性無機化
合物層及び被膜を形成することにより成形型な容易に再
生させることができ、コストの低減を図ることができる
。

実施例１ 第１図に示す光学素子成形用の成形型は母材ｌと被膜２
の間に中間層である水溶性無機化合物層３を設けたもの
で、母材ｌとして超硬合金タングステンカーバイト（Ｗ
Ｃ＋を用いている。

成形型の作製にあたり、まず母材ｌを超精密旋盤にて所
望する非球面に削った後、ダイヤモンド゛ペースト研磨
材を使用して粗さＲ１１，・００２μｍ以下になるよう
に表面を研磨した。

このようにして得られた母材の表面に、スパッタリング
にて水溶性無機化合物層３として塩化ナトリウム（Ｎａ
Ｃ１１層（融点：　８００．４℃）を１ｇｍ形成した。

次に、この型の表面にスパッタリングにてｐｔとＡｕと
Ｒｈの合金膜を２μ■形成し、成形型とした。

このようにして作製した成形型を用いて光学ガラス素子
を成形した。第２図（ａ）は押圧成形前の成形部の概略
説明図である。素子材料としてはオハラ製５ＦＳＯＩ　
　（転移点３９３℃）を使用した。

まず、下型６上に球形に加工した光学素子材料８をのせ
、ヒーターｌＯにより　４３０℃まで加熱した。温度は
熱電対１２によって測定した。また加熱中は酸化による
成形型の酸化を抑えるために雰囲気ガス供給口１３より
非酸化性である窒素ガスを流した。

４３０℃の時点で第２図（ｂ）に示すようにシリンダー
１１を降ろし、光学素子材料を約１００Ｋｇ／ｃ■２の
圧力で押圧成形した。その後徐冷し、成形部温度が光学
素子材料の転移点（３９３℃）を下回った時点で圧力を
抜き、シリンダー１１を上昇させて成形品である光学素
子１４を取り出した（第３図）。

以上の条件で成形を繰り返すことにより、高精度の光学
素子を再現性よく成形することが可能であったが、成形
回数が約１０００回を越えたあたりから、型表面の細か
な傷や量りが目立ち始めた。

そこで成形型を水に約１２時間浸し、中間層３である塩
化ナトリウム層を溶解させた（第４図（ａ）、（ｂ））
、これにより劣化した被膜が剥れ母材のみとなる。この
母材１は削り直したわけではないので、全く傷がなく、
洗浄後再び使用可能であり、この表面に再び水溶性無機
化合物層３及び被膜２を前述と同様の方法で形成させる
ことにより、永久的に使用可能となり、大幅なコストの
低減につながることになる。

実ｍ例２ 母材１の材料として炭化ケイ素（ＳｉＣ１を用い、実施
例１と同様の方法で研磨した。この母材ｌの表面にスパ
ッタリング法で、酸性水溶液及びアンモニア水に可溶な
炭酸カルシウム（ＣａＣ０３）層（融点：　１３３９℃
）層を中間層３として１μ■形成した。さらにスパッタ
リングにてＰｔ、　Ａｕ、　Ｒｈの合金膜を被１ｌＩ２
として２μ腸形成し成形型とした。

この成形型を用いて約１０００回の成形を繰り返し行な
った後、成形型を２規定の塩酸水溶液中に約１０時間浸
し、炭酸カルシウム層を溶解して被膜を剥離させ、洗浄
後、再び水溶性無機化合物層および被膜を前述と同様の
方法で形成することにより永久的な使用が可能となった
。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように本発明によれば、成形型表
面に傷や量りが生し、また、被膜の剥れが生じた場合、
母材を傷付けずに被膜を完全に剥すことができるので成
形型を容易に再生することができ、永久的に使用可能で
コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学素子成形用の成形型の断面図、第
２図（ａ）は本発明の光学素子成形用の成形型を用いた
押圧成形前の成形部の状態を示す概略図、第２図（ｂ）
は本発明の光学素子成形用成形型を用いた押圧成形中の
成形部の状態を示す概略説明図、第３図は本発明の光学
素子成形用の成形型を用いて成形された光学素子を示す
正面図、第４図（ａ）、（ｂ）は本発明の光学素子成形
用の成形型の被膜剥離工程の説明図である。 尚図中、ｌは母材、２は被膜、３は水溶性無機化合物層
、６は下型、７は上型、８は光学素子材料、９は胴型、
１０は加熱用ヒーター、１１はシリンダー、１２は熱電
対、１３は雰囲気ガス供給口、１４は成形された光学素
子、１５は水、酸性水溶液またはアルカリ性水溶液であ
る。 特　許　出　願　人　　　　　旭光字工業株式会社代理
人　　弁理士　　　　　野　１）　　茂第２図 （ａ） 第３ □ 第２図 （ｂ） 図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学素子材料を加熱により軟化させ、一対の成形
   型及び胴型の間で押圧成形することにより光学素子を成
   形する成形型において、母材と被膜からなる成形型の中
   間層として、水溶性無機化合物層を設けたことを特徴と
   する光学素子成形用の成形型。
2. （２）中間層である水溶性無機化合物層が、アルカリ金
   属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群から選択される
   無機化合物からなることを特徴とする請求項１記載の光
   学素子成形用の成形型。
3. （３）無機化合物の融点をＴ℃，光学素子の成形温度を
   Ｘ℃とした時、Ｔ＞Ｘである水溶性無機化合物を中間層
   に用いることを特徴とする請求項１記載の光学素子成形
   用の成形型。
4. （４）中間層である水溶性無機化合物層が、真空蒸着法
   及びスパッタリング法のいずれかで形成されることを特
   徴とする請求項１記載の光学素子成形用の成形型。
5. （５）成形型の母材が、超硬合金タングステンカーバイ
   ト、ステンレス及びニッケル基合金から選択されること
   を特徴とする請求項１記載の光学素子成形用の成形型。
6. （６）成形型の母材が、セラミックスであることを特徴
   とする請求項１記載の光学素子成形用の成形型。
7. （７）成形型の被膜が、セラミックス及び貴金属含有材
   料のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の光
   学素子成形用の成形型。
8. （８）光学素子材料を加熱により軟化させ、一対の成形
   型及び胴型の間で押圧成形することにより光学素子を成
   形する成形型において、母材と、被膜と、中間層である
   水溶性無機化合物層とからなる成形型を、水、酸性水溶
   液及びアルカリ性水溶液のいずれかに浸して水溶性無機
   化合物層を溶解させ、母材から被膜と水溶性無機化合物
   層を除去することを特徴とする光学素子成形用の成形型
   の再生方法。