JPH06144850A - 光学ガラス素子の成形用金型並びに光学ガラス素子の成形方法 - Google Patents
光学ガラス素子の成形用金型並びに光学ガラス素子の成形方法Info
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- JPH06144850A JPH06144850A JP30200892A JP30200892A JPH06144850A JP H06144850 A JPH06144850 A JP H06144850A JP 30200892 A JP30200892 A JP 30200892A JP 30200892 A JP30200892 A JP 30200892A JP H06144850 A JPH06144850 A JP H06144850A
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- 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
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- C03B11/086—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor of coated dies
-
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- Organic Chemistry (AREA)
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- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 切削加工が可能で、しかも、繰り返しプレス
成形を行っても劣化のない、耐久性の良いプレス成形用
金型を得ることを目的とする。 【構成】 荒加工した金型母材１１のプレス面に非晶質
合金薄膜１２を形成し、この合金薄膜を切削加工により
高精度に加工して転写面を作製する。 【効果】 難加工材料である金型母材を直接、高精度に
加工する場合に比べて、非晶質薄膜を加工するため、切
削加工が可能で加工工数が大幅に低減される。また、非
晶質材料の選択により、繰り返しプレス成形を行っても
粒成長が起こらず、表面荒れの全くない金型を提供でき
るようになった。
成形を行っても劣化のない、耐久性の良いプレス成形用
金型を得ることを目的とする。 【構成】 荒加工した金型母材１１のプレス面に非晶質
合金薄膜１２を形成し、この合金薄膜を切削加工により
高精度に加工して転写面を作製する。 【効果】 難加工材料である金型母材を直接、高精度に
加工する場合に比べて、非晶質薄膜を加工するため、切
削加工が可能で加工工数が大幅に低減される。また、非
晶質材料の選択により、繰り返しプレス成形を行っても
粒成長が起こらず、表面荒れの全くない金型を提供でき
るようになった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高精度な形状を有する光
学ガラス素子の成形に関するものである。
学ガラス素子の成形に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高精度の光学ガラス素子を加圧成形して
製造するためには良好な像形成品質が要求される。この
ため金型材料としては高温度でもガラスに対して化学的
に不活性であり、ガラスの成形面となる部分が充分硬
く、擦傷等の損傷を受けにくく、高温での成形により成
形面が塑性変形や粒成長を起こさず、繰り返し成形が行
えるように耐熱衝撃性が優れ、さらに、超精密加工が行
えるように加工性に優れていることが必要である。
製造するためには良好な像形成品質が要求される。この
ため金型材料としては高温度でもガラスに対して化学的
に不活性であり、ガラスの成形面となる部分が充分硬
く、擦傷等の損傷を受けにくく、高温での成形により成
形面が塑性変形や粒成長を起こさず、繰り返し成形が行
えるように耐熱衝撃性が優れ、さらに、超精密加工が行
えるように加工性に優れていることが必要である。
【０００３】これらの必要条件をある程度満足する金型
材料として、ＳｉＣまたはＳｉ3Ｎ4が報告されている
（例えば、特開昭５２−４５６１３号公報）。
材料として、ＳｉＣまたはＳｉ3Ｎ4が報告されている
（例えば、特開昭５２−４５６１３号公報）。
【０００４】また、最近では超硬合金母材上に白金族合
金薄膜をコーティングした金型も提案されている（例え
ば、特開昭６０−２４６２３０号公報）。
金薄膜をコーティングした金型も提案されている（例え
ば、特開昭６０−２４６２３０号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＳｉＣ
またはＳｉ3Ｎ4を金型材料に用いた場合、これらの材料
は極めて硬度が高いために、所望の形状の成形用金型に
加工することが非常に困難である。さらに、これらの材
料はいずれも高温でガラスとの反応性に富んでいるの
で、繰り返しプレス成形を行なうと、ガラスが金型に付
着し、高精度な光学素子が成形できなくなるという欠点
があった。
またはＳｉ3Ｎ4を金型材料に用いた場合、これらの材料
は極めて硬度が高いために、所望の形状の成形用金型に
加工することが非常に困難である。さらに、これらの材
料はいずれも高温でガラスとの反応性に富んでいるの
で、繰り返しプレス成形を行なうと、ガラスが金型に付
着し、高精度な光学素子が成形できなくなるという欠点
があった。
【０００６】また、超硬合金母材上に白金族合金薄膜を
コーティングした金型は、超硬合金母材を研削により高
精度に加工した後、保護層として白金族合金薄膜をコー
ティングして作製されるが、研削加工に長時間を要し、
小径レンズやサグ量の多いレンズ用金型の研削加工は非
常に困難である。又、回折格子や、軸非対称レンズ形状
の加工は研削加工ではできないので、切削加工が必要と
なるが、超硬合金母材をダイヤモンドバイトで切削加工
するとダイヤモンドバイトが摩耗し精密加工が出来ず、
このような構成の金型では回折格子や、軸非対称レンズ
の金型は作製できないという課題があった。
コーティングした金型は、超硬合金母材を研削により高
精度に加工した後、保護層として白金族合金薄膜をコー
ティングして作製されるが、研削加工に長時間を要し、
小径レンズやサグ量の多いレンズ用金型の研削加工は非
常に困難である。又、回折格子や、軸非対称レンズ形状
の加工は研削加工ではできないので、切削加工が必要と
なるが、超硬合金母材をダイヤモンドバイトで切削加工
するとダイヤモンドバイトが摩耗し精密加工が出来ず、
このような構成の金型では回折格子や、軸非対称レンズ
の金型は作製できないという課題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するために、光学ガラス素子の反転形状に近い形状に
荒加工したＷＣを主成分とする超硬合金、ＴｉＣあるい
はＴｉＮを主成分とするサーメットまたはＷＣ焼結体か
らなる母材の成形面にＰｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、
ＴａあるいはＯｓの中から少なくとも１種類以上含有す
る非晶質合金薄膜を形成し、該非晶質合金薄膜を切削加
工することによって、非常に高精度な加工を可能とした
高強度で耐久性の良い光学ガラス素子のプレス成形用金
型を提供したものである。
決するために、光学ガラス素子の反転形状に近い形状に
荒加工したＷＣを主成分とする超硬合金、ＴｉＣあるい
はＴｉＮを主成分とするサーメットまたはＷＣ焼結体か
らなる母材の成形面にＰｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、
ＴａあるいはＯｓの中から少なくとも１種類以上含有す
る非晶質合金薄膜を形成し、該非晶質合金薄膜を切削加
工することによって、非常に高精度な加工を可能とした
高強度で耐久性の良い光学ガラス素子のプレス成形用金
型を提供したものである。
【０００８】
【作用】上記の手段においては、母材にＷＣを主成分と
する超硬合金、ＴｉＣあるいはＴｉＮを主成分とするサ
ーメットまたはＷＣ焼結体を用いることによって、光学
ガラス素子のプレス成形用金型に必要な金型全体の強度
並びに耐熱性が確保され、該母材の成形面を光学ガラス
素子の反転形状に近い形状に放電加工等により荒加工
し、該母材の成形面にＰｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、
ＴａあるいはＯｓの中から少なくとも１種類以上含有す
る非晶質合金薄膜を形成し、該非晶質合金薄膜を切削加
工することによって、高精度な加工が可能な光学ガラス
素子のプレス成形用金型の作製を容易ならしめるもので
ある。
する超硬合金、ＴｉＣあるいはＴｉＮを主成分とするサ
ーメットまたはＷＣ焼結体を用いることによって、光学
ガラス素子のプレス成形用金型に必要な金型全体の強度
並びに耐熱性が確保され、該母材の成形面を光学ガラス
素子の反転形状に近い形状に放電加工等により荒加工
し、該母材の成形面にＰｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、
ＴａあるいはＯｓの中から少なくとも１種類以上含有す
る非晶質合金薄膜を形成し、該非晶質合金薄膜を切削加
工することによって、高精度な加工が可能な光学ガラス
素子のプレス成形用金型の作製を容易ならしめるもので
ある。
【０００９】非晶質合金薄膜としてＰｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、
Ｒｕ、Ｒｅ、ＴａあるいはＯｓの中から少なくとも１種
類以上含有する合金薄膜を使用しているので、そのまま
非晶質合金薄膜の結晶化温度以下の成形温度でガラスを
繰り返しプレス成形しても、結晶質膜のような粒成長に
よる表面荒れがなくなる。
Ｒｕ、Ｒｅ、ＴａあるいはＯｓの中から少なくとも１種
類以上含有する合金薄膜を使用しているので、そのまま
非晶質合金薄膜の結晶化温度以下の成形温度でガラスを
繰り返しプレス成形しても、結晶質膜のような粒成長に
よる表面荒れがなくなる。
【００１０】従って、本発明では切削加工性を備えた、
耐久性の良い、高強度な光学ガラス素子のプレス成形用
金型を容易に作製できるようになる。
耐久性の良い、高強度な光学ガラス素子のプレス成形用
金型を容易に作製できるようになる。
【００１１】
【実施例】以下、具体例について詳細に述べる。
【００１２】まず、曲率半径２．５mm、サグ量（深さ）
１．５mmの凹球面形状のプレス面を有する光学ガラスレ
ンズのプレス成形用金型の作製方法について、図１を用
いて説明する。
１．５mmの凹球面形状のプレス面を有する光学ガラスレ
ンズのプレス成形用金型の作製方法について、図１を用
いて説明する。
【００１３】直径１０mm、厚さ６mmのＷＣを主成分とす
る超硬合金母材１１のプレス面を曲率半径２．５mm、サ
グ量１．５mmの凹球面形状に研削加工により、形状精度
約１０μｍまで荒加工を行ない、この荒加工面１３にス
パッタリング法により非晶質Ｐｔ−Ｒｈ合金薄膜あるい
は非晶質Ｉｒ−Ｒｕ−Ｔａ合金薄膜１２を厚さ約３０μ
ｍで形成した。続いて、これらの非晶質合金薄膜をダイ
ヤモンドバイトを用いて、形状精度約０．５μｍまで高
精度に切削加工を行ない、転写面となる加工面１４を形
成した。
る超硬合金母材１１のプレス面を曲率半径２．５mm、サ
グ量１．５mmの凹球面形状に研削加工により、形状精度
約１０μｍまで荒加工を行ない、この荒加工面１３にス
パッタリング法により非晶質Ｐｔ−Ｒｈ合金薄膜あるい
は非晶質Ｉｒ−Ｒｕ−Ｔａ合金薄膜１２を厚さ約３０μ
ｍで形成した。続いて、これらの非晶質合金薄膜をダイ
ヤモンドバイトを用いて、形状精度約０．５μｍまで高
精度に切削加工を行ない、転写面となる加工面１４を形
成した。
【００１４】このような方法で金型を作製すると、従来
の超硬合金母材を研削加工によって、最終形状まで加工
した後、保護膜を形成した金型に比べて、金型作製時間
が著しく短くなり、本実施例の金型においては、従来の
約１／５の作製時間で金型が作製できた。従って、金型
コストも約１／５となった。
の超硬合金母材を研削加工によって、最終形状まで加工
した後、保護膜を形成した金型に比べて、金型作製時間
が著しく短くなり、本実施例の金型においては、従来の
約１／５の作製時間で金型が作製できた。従って、金型
コストも約１／５となった。
【００１５】続いて、本発明の金型のプレス成形実験の
結果について述べる。上記の本発明の２種類の金型を図
２に示したプレス成形機にセットする。図２に於て、２
１は上型用固定ブロック、２２は上型用加熱ヒーター、
２３は上型、２４はガラス塊、２５は下型、２６は下型
用加熱ヒーター、２７は下型用固定ブロック、２８は上
型用熱電対、２９は下型用熱電対、２１０はプランジャ
ー、２１１は位置決めセンサー、２１２はストッパー、
２１３は覆いである。
結果について述べる。上記の本発明の２種類の金型を図
２に示したプレス成形機にセットする。図２に於て、２
１は上型用固定ブロック、２２は上型用加熱ヒーター、
２３は上型、２４はガラス塊、２５は下型、２６は下型
用加熱ヒーター、２７は下型用固定ブロック、２８は上
型用熱電対、２９は下型用熱電対、２１０はプランジャ
ー、２１１は位置決めセンサー、２１２はストッパー、
２１３は覆いである。
【００１６】次に、半径２．３ｍｍの球面形状に加工し
たＳＦ系ガラス塊２４を上下の型２３及び２５の下型２
５の上に置き、その上に上型２３を置いて、そのまま５
００℃まで昇温し、窒素雰囲気で約４０Ｋｇ／ｃｍ2の
プレス圧により２分間圧力を保持し、その後、そのまま
の状態で４００℃まで冷却して、成形された光学ガラス
レンズを取り出して、光学ガラスレンズのプレス成形工
程を完了する。
たＳＦ系ガラス塊２４を上下の型２３及び２５の下型２
５の上に置き、その上に上型２３を置いて、そのまま５
００℃まで昇温し、窒素雰囲気で約４０Ｋｇ／ｃｍ2の
プレス圧により２分間圧力を保持し、その後、そのまま
の状態で４００℃まで冷却して、成形された光学ガラス
レンズを取り出して、光学ガラスレンズのプレス成形工
程を完了する。
【００１７】以上の工程を繰り返して、１００００回目
のプレス終了時に上下の金型２３及び２５を成形機より
取り外して、プレス面の表面粗さ（ｒｍｓ値、Å）を測
定して、それぞれの型精度を評価した。さらに、Ｘ線回
折法により、金型表面の結晶化状態を調べた。
のプレス終了時に上下の金型２３及び２５を成形機より
取り外して、プレス面の表面粗さ（ｒｍｓ値、Å）を測
定して、それぞれの型精度を評価した。さらに、Ｘ線回
折法により、金型表面の結晶化状態を調べた。
【００１８】また、比較実験として、従来使用されてい
たＳｉＣ焼結体の金型とＷＣを主成分とする超硬合金母
材を研削加工法により精密加工した後、結晶質Ｐｔ−Ｒ
ｈ合金薄膜あるいは結晶質Ｉｒ−Ｒｕ−Ｔａ合金薄膜を
形成した金型を作製し、同様に１００００回プレス成形
を行い型精度を評価し、Ｘ線回折により表面状態を調べ
た。
たＳｉＣ焼結体の金型とＷＣを主成分とする超硬合金母
材を研削加工法により精密加工した後、結晶質Ｐｔ−Ｒ
ｈ合金薄膜あるいは結晶質Ｉｒ−Ｒｕ−Ｔａ合金薄膜を
形成した金型を作製し、同様に１００００回プレス成形
を行い型精度を評価し、Ｘ線回折により表面状態を調べ
た。
【００１９】プレス試験の結果を（表１）に示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】試料Ｎｏ．３のＳｉＣ焼結体で作製した金
型は３５回のプレス成形によって、金型表面にガラスが
付着しそれ以上ガラスをプレスすることができなくなっ
た。
型は３５回のプレス成形によって、金型表面にガラスが
付着しそれ以上ガラスをプレスすることができなくなっ
た。
【００２２】試料Ｎｏ．４およびＮｏ．５のＷＣ母材に
保護層として、結晶質Ｐｔ−Ｒｈ合金薄膜あるいは結晶
質Ｉｒ−Ｒｕ−Ｔａ合金薄膜を形成した金型では、１０
０００回のプレス後では、金型表面粗さはプレス前より
大きくなっていることが分かる。これは、Ｘ線回折の結
果、各保護層が加熱により粒成長したためであることが
わかった。
保護層として、結晶質Ｐｔ−Ｒｈ合金薄膜あるいは結晶
質Ｉｒ−Ｒｕ−Ｔａ合金薄膜を形成した金型では、１０
０００回のプレス後では、金型表面粗さはプレス前より
大きくなっていることが分かる。これは、Ｘ線回折の結
果、各保護層が加熱により粒成長したためであることが
わかった。
【００２３】これらの従来の金型に対して、試料Ｎｏ．
１およびＮｏ．２の本発明の金型は、１００００回プレ
ス後も、表面粗さの変化は全く認められなかった。ま
た、Ｘ線回折の解析結果では、１００００回プレス後も
各非晶質膜は結晶化せず、非晶質のままであることが分
かった。すなわち、本発明の金型は加熱による粒成長は
起こらず、繰り返しプレス成形を行っても、全く劣化の
ない金型であることが分かる。
１およびＮｏ．２の本発明の金型は、１００００回プレ
ス後も、表面粗さの変化は全く認められなかった。ま
た、Ｘ線回折の解析結果では、１００００回プレス後も
各非晶質膜は結晶化せず、非晶質のままであることが分
かった。すなわち、本発明の金型は加熱による粒成長は
起こらず、繰り返しプレス成形を行っても、全く劣化の
ない金型であることが分かる。
【００２４】以上のように、本発明の方法でプレス成形
用金型を作製すれば、従来に比べて著しく加工時間が短
くなり、さらには、回折格子などの研削加工では作製で
きない金型も作製できるようになり、繰り返しプレス成
形を行っても、全く劣化がない金型を提供できるように
なる。
用金型を作製すれば、従来に比べて著しく加工時間が短
くなり、さらには、回折格子などの研削加工では作製で
きない金型も作製できるようになり、繰り返しプレス成
形を行っても、全く劣化がない金型を提供できるように
なる。
【００２５】なお、本発明を説明するために、実施例に
於て、プレス成形用金型の母材として、ＷＣを主成分と
する超硬合金を用いたが、ＴｉＮを主成分とするサーメ
ット、ＴｉＣを主成分とするサーメットまたはＷＣ焼結
体を母材に用いても全く同様の結果が得られた。
於て、プレス成形用金型の母材として、ＷＣを主成分と
する超硬合金を用いたが、ＴｉＮを主成分とするサーメ
ット、ＴｉＣを主成分とするサーメットまたはＷＣ焼結
体を母材に用いても全く同様の結果が得られた。
【００２６】また、非晶質膜にはＰｔ−Ｒｈ合金薄膜あ
るいはＩｒ−Ｒｕ−Ｔａ合金薄膜を示したが、非晶質合
金薄膜としてＰｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔａある
いはＯｓの中から少なくとも１種類以上含有する合金薄
膜を用いても同様の結果が得られることは言うまでもな
い。
るいはＩｒ−Ｒｕ−Ｔａ合金薄膜を示したが、非晶質合
金薄膜としてＰｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｔａある
いはＯｓの中から少なくとも１種類以上含有する合金薄
膜を用いても同様の結果が得られることは言うまでもな
い。
【００２７】また、本発明の方法によれば、回折格子な
どの従来研削加工で加工できない形状のプレス成形用金
型の作製が可能となる。
どの従来研削加工で加工できない形状のプレス成形用金
型の作製が可能となる。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、本発明は光学ガラス素子
の反転形状に近い形状に荒加工したＷＣを主成分とする
超硬合金、ＴｉＣあるいはＴｉＮを主成分とするサーメ
ットまたはＷＣ焼結体からなる母材の成形面に形成され
た非晶質合金薄膜を切削加工により高精度に加工するこ
とによって、金型作製時間を短縮し、研削では加工でき
ない形状の金型の加工を可能とし、さらには、結晶化し
ない成形温度で繰り返しプレス成形を行うことにより、
粒成長が起こらず、表面荒れの全くない金型を提供でき
るようになった。
の反転形状に近い形状に荒加工したＷＣを主成分とする
超硬合金、ＴｉＣあるいはＴｉＮを主成分とするサーメ
ットまたはＷＣ焼結体からなる母材の成形面に形成され
た非晶質合金薄膜を切削加工により高精度に加工するこ
とによって、金型作製時間を短縮し、研削では加工でき
ない形状の金型の加工を可能とし、さらには、結晶化し
ない成形温度で繰り返しプレス成形を行うことにより、
粒成長が起こらず、表面荒れの全くない金型を提供でき
るようになった。
【図１】本発明のプレス成形用金型の一実施例の構成を
示す断面図
示す断面図
【図２】同実施例金型を組み込んだプレス成形機の概略
図
図
１１ 母材 １２ 非晶質合金薄膜 １３ 荒加工面 １４ 精密切削加工面
フロントページの続き (72)発明者 柏木 吉成 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】光学ガラス素子の反転形状に近い形状に荒
加工したＷＣを主成分とする、超硬合金、ＴｉＣあるい
はＴｉＮを主成分とするサーメットまたはＷＣ焼結体か
らなる母材の成形面に形成された非晶質合金薄膜が切削
加工により高精度に加工されたことを特徴とする光学ガ
ラス素子の成形用金型。 - 【請求項２】非晶質合金膜が白金（Ｐｔ）、ロジウム
（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、
レニウム（Ｒｅ）、タンタル（Ｔａ）あるいはオスミウ
ム（Ｏｓ）の中から少なくとも１種類以上含有する合金
膜であることを特徴とする請求項２記載の光学ガラス素
子の成形用金型。 - 【請求項３】請求項１もしくは２記載の光学ガラス素子
の成形用金型を用い、非晶質合金薄膜の結晶化温度以下
の成形温度でプレス成形することを特徴とする光学ガラ
ス素子の成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30200892A JPH06144850A (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 光学ガラス素子の成形用金型並びに光学ガラス素子の成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30200892A JPH06144850A (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 光学ガラス素子の成形用金型並びに光学ガラス素子の成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06144850A true JPH06144850A (ja) | 1994-05-24 |
Family
ID=17903781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30200892A Pending JPH06144850A (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | 光学ガラス素子の成形用金型並びに光学ガラス素子の成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06144850A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005319778A (ja) * | 2004-04-09 | 2005-11-17 | Konica Minolta Opto Inc | 光学素子用成形金型、光学素子成形方法及び光学素子 |
| WO2007046437A1 (ja) * | 2005-10-19 | 2007-04-26 | The Circle For The Promotion Of Science And Engineering | 成形金型用耐食耐熱合金および光学素子成型用金型 |
| US7383701B2 (en) | 2001-02-28 | 2008-06-10 | Konica Corporation | Method of makeing a molding die |
| CN103205658A (zh) * | 2012-01-17 | 2013-07-17 | 佳能株式会社 | 非晶质合金、成型模具和光学元件的成型方法 |
-
1992
- 1992-11-12 JP JP30200892A patent/JPH06144850A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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