JPH06219754A

JPH06219754A - 光学素子成形用型

Info

Publication number: JPH06219754A
Application number: JP2744493A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Hayashi; 俊明林
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1993-01-22
Filing date: 1993-01-22
Publication date: 1994-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】プレス成形時に光学ガラスの中心部と外周部
との温度差をなくするように冷却する。【構成】主成分のＡｌＮ粉末に焼結剤としてＹＦ₃粉
末を添加し、成形面５の中心部の円柱形状２を形成す
る。また、主成分のＡｌＮ粉末に焼結助剤としてＹ₂Ｏ
₃粉末を添加し、円柱形状２の外周部に成形面５の外周
部となる円筒形状３をを形成する。円柱形状２はＹＦ₃
の添加により円筒形状３をに比べ熱伝導率が大きくな
る。これにより、成形面５の中心部の冷却速度が速くな
り、成形ガラスの肉厚が大きい中心部の冷却を速め、肉
厚の小さい外周部との温度差をなくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱軟化した光学ガラ
ス素材をプレス成形した後、研磨工程を必要としない高
精度光学ガラス素子の製造を行う際に用いる光学素子成
形用型に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学ガラス素子の設計において、レンズ
部の簡略化のため非球面を用いる方向にあるが、非球面
光学ガラス素子を製造する際、従来の研磨による方法で
は量産化が困難であった。そこで、近年、光学ガラスを
成形可能に加熱軟化し、高精度の非球面形状を持つ成形
型にてプレス成形する方法が開発されている。ところ
が、このプレス成形方法では、高温状態で軟化した光学
ガラス素材と成形型とが接触した後、光学ガラス素子と
成形型の径方向に熱分布が生じ、成形型で加圧冷却する
際、中心部と外周部で冷却速度が異なる問題があった。
そのため、例えば、凸レンズの成形では、中心部の肉厚
が大きいため中心部の冷却速度が外周部より遅くなり、
ヒケが発生する不具合があった。そのため、例えば、特
開平１−２７０５２９号公報で開示されるように、成形
型の外周部に断熱材を設けて熱分布の発生を防止する提
案がなされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平１−２
７０５２９号公報の成形型により径の大きい凸形状の光
学素子や中心肉厚の大きい凸形状の光学素子を成形する
際、中心部と外周部との温度差は小さくなるが、成形型
からの熱の発散が妨げられるため成形型の表面（成形
面）温度が全体的に高くなり、成形型と光学ガラスとが
反応しやすくなって、成形型と光学ガラスとの融着が生
じやすくなる問題があった。また、凹形状の光学素子を
成形する場合では、外周部の肉厚が中心部より大きいた
め外周部のガラス温度を積極的に下げる必要があるが、
成形型の外周部の冷却を防止しているため、逆に光学ガ
ラスの冷却を阻止する結果となって成形型の表面温度が
高くなり、凸形状の光学阻止と同様に成形型と光学ガラ
スとが融着しやすくなる問題点があった。

【０００４】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたもので、成形型の熱伝導性を中心部と外周部と
を変化させることにより、光学素子の形状において成形
中の冷却速度を成形型の熱伝導にて制御して光学ガラス
の冷却速度をコントロールし、熱分布の発生を防止して
高精度の光学素子を形成することができる光学素子成形
用型を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光学素子成形用型は、ＡｌＮを主成分とし
かつ中心部と外周部とに異なる焼結助剤を添加して得た
焼結材により中心部と外周部とで熱伝導率が異なるよう
に、少なくとも成形面を成形し、プレス成形の際の冷却
時に光学ガラスの中心部と外周部の温度差をなくすこと
にした。

【０００６】

【作用】成形型の主成分であるＡｌＮは、セラミックス
のなかでは熱伝導率が極めて高い特性を有する材料であ
るが、その高熱伝導率を得るためにはＡｌＮに添加する
焼結助剤が重要な役割を果たす。例えば、ＡｌＮに助剤
Ｙ₂Ｏ₃を３〜４重量％添加し焼結すると、熱伝導率は
１００〜１４０Ｗ／ｍＫが得られる。また、ＡｌＮに助
剤ＹＦ₃を２〜３重量％添加し焼結すると２２０Ｗ／ｍ
Ｋの熱伝導率が得られる。このように、高熱伝導率が得
られるのは以下の要因による。

【０００７】ＡｌＮ粉末は、表面に多くの酸化物層を生
成しており、焼結の際、添加した焼結助剤は、液体状態
になりＡｌＮ粒子表面の酸化物層と反応し粒界にＡｌと
Ｙとの複合酸化物層を形成する。よって、組織はＡｌＮ
粒子とその粒界に存在する複合酸化物層とで構成され、
ＡｌＮは高純度化し、高熱伝導性が得られる。ここで助
剤ＹＦ₃は助剤Ｙ₂Ｏ₃より酸素含有量が少なく、かつ
Ｙの特性上酸化物の方が安定であるため、ＹＦ₃が酸化
物になりやすい。よって、焼結の際、酸化反応がＹ₂Ｏ
₃よりしやすいため、ＡｌＮ粉末の表面に生成している
酸化物層の多くを複合酸化物層とすることができる。し
かし、Ｙ₂Ｏ₃はＹＦ₃よりＡｌＮ粉末の表面に生成し
ている酸化物層を複合酸化物層とする量が少ないため、
熱伝導率はＹＦ₃を添加したときより低くなる。

【０００８】また、上記生成した複合酸化物は、ＡｌＮ
粒子の三重点にトラップされる性質がある。一方、Ａｌ
Ｎを焼結する際、炭素が混入する場合が多い。そのた
め、混入した炭素は、上記複合酸化物と共に三重点にト
ラップされる問題がある。炭素は、ＡｌＮの熱伝導率を
低下させる原因の１つであるが、ＹＦ₃に関してはＹ₂
Ｏ₃より炭素を三重点にトラップしにくい特性があるた
め、焼結の際に炭素は酸素と反応しガスとなって揮発
し、よって不純物炭素の含有量が減少するため、熱伝導
率はＹＦ₃添加の方がＹ₂Ｏ₃より高くなる。

【０００９】つぎに、添加する焼結助剤を成形面の中心
部と外周部とで変化させたときの作用を説明する。凸レ
ンズを成形する場合、外周部はガラス量が少ないため中
心部より早く冷却されるため、中心部に熱が溜まりヒケ
が生じやすくなる。そこで、助剤ＹＦ₃を添加した熱伝
導率の高いＡｌＮ焼結材を中心部に配置し、外周部には
中心部より熱伝導率の低いＹ₂Ｏ₃を助剤としたＡｌＮ
焼結材を配置する。これにより、成形面の中心部は、熱
伝導率が高いため冷却速度が速くなり積極的に熱を奪い
早く冷却されるが、外周部は中心部より熱伝導率が低く
冷却速度が遅くなる。よって、中心部と外周部とで冷却
速度を変化させることにより温度差なく冷却でき、ヒケ
を生じさせることなく高精度の光学素子が成形可能とな
る。

【００１０】また、凹レンズを成形する場合、外周部は
ガラス量が多いため中心部が早く冷却するため、中心部
が早く固まり熱応力により割れが生じやすくなる。そこ
で、助剤Ｙ₂Ｏ₃を添加した熱伝導率の低いＡｌＮ焼結
材を中心部に配置し、外周部には中心部より熱伝導率の
高いＹＦ₃を助剤としたＡｌＮ焼結材を配置する。これ
により、成形面の外周部は、熱伝導率が高いため冷却速
度が速くなり積極的に熱を奪い早く冷却されるが、中心
部は外周部より熱伝導率が低く冷却速度が遅くなる。よ
って、中心部と外周部とで冷却速度を変化させることに
より温度差なく冷却でき、割れを生じさせることなく高
精度の光学素子が成形可能となる。

【００１１】

【実施例１】図１は、本発明に係る光学素子成形用型の
実施例１を示す断面図である。本実施例の成形用型１
は、凸レンズを成形するためのもので、中心部に熱伝導
率の高い円柱形状２の焼結材を配置し、円柱形状２の外
周部に熱伝導率の低い円筒形状３の焼結材を一体的に形
成して構成されている。

【００１２】次に、この成形用型１の製造方法を説明す
る。まず、高純度ＡｌＮ粉末（純度９９．９％以上）と
ＹＦ₃粉末とを重量比９７：３の割合で５時間混合し、
分散媒として蒸留水を加え１００℃、３時間乾燥する。
その後、成形圧力１．５トンで図２（Ａ）に示すような
円柱形状２に成形する。

【００１３】次に、高純度でＡｌＮ粉末（純度９９．９
％以上）とＹ₂Ｏ₃粉末とを重量比９７：３の割合で４
時間混合し、分散媒として蒸留水を加え１００℃、３時
間乾燥する。そして、その混合粉末により上記円柱形状
２の外周部に円筒形状３を一体的に圧縮形成し、図２
（Ｂ）に示すブランク４を製造する。

【００１４】その後、ブランク４を窒素雰囲気中で６５
０〜７００℃の範囲で加熱し脱脂を行う。この脱脂を３
時間行った後、１８５０℃まで１０℃／分の昇温速度で
上昇させ、５時間その温度で保持しブランク４を本焼結
する。そして、加熱保持後１０時間かけて徐冷する。こ
の焼結により、密度が約３．３ｇ／ｃｍ³の材料が得ら
れた。

【００１５】次に、焼結したブランク４の外形をダイヤ
モンド砥石で研削して所望の形状に仕上げる。また、ガ
ラスレンズ成形面５をダイヤモンド砥石にて成形するレ
ンズ形状と近似した形状に研削加工した後、ダイヤモン
ドパウダーにて研磨加工し、その表面をＲｍａｘ＝０．
０８μｍ以下に仕上げ、図１に示す成形型１を得る。こ
の成形型１の中心部を構成する円柱形状２の型材の熱伝
導率は２２０Ｗ／ｍＫで、外周部を構成する円筒形状３
の熱伝導率は１４０Ｗ／ｍＫであった。

【００１６】この光学素子成形用型１（下型１ａ、上型
１ｂ）を使用し、レンズ形状がφ２８ｍｍ、中心厚さ６
ｍｍ、外周厚さ１．５ｍｍの凸レンズをＳＫ８の硝材を
用いて成形した。図３は、成形装置を示す概略図であ
る。まず、光学ガラスをルツボ６にて１２５０℃に加熱
溶融し、溶融ガラス７をノズル８から排出してシャー９
により所定量に切断し、図示を省略したヒータによりガ
ラス粘度で１０¹²〜１０¹⁴ポアズに相当する温度に保持
した下型１ａの成形面上に供給する。その後、下型１ａ
を移動しヒータ１０にて溶融ガラス７の上面を再加熱し
て表面のシワを除去し、かつガラス粘度で１０²〜１０
⁴ポアズに相当する温度に保持する。

【００１７】次に、下型１ａを、図示を省略したヒータ
によりガラス粘度で１０¹²〜１０¹⁴ポアズに相当する温
度に保持した上型１ｂと同軸上まで移動し、上型１ｂを
下降してプレス時間５秒、プレス圧力５ｋｇｆ／ｃｍ²
にてガラス７を成形する。そして、プレス開始３秒後に
下型１ａ、上型１ｂの外周部に、ガラス粘度で１０⁷〜
１０⁹ポアズに相当する温度の不活性ガスを５秒間吹き
付けて、成形型１の外周部の温度を上昇させた後、さら
にプレス圧８０ｋｇｆ／ｃｍ²に加圧し、プレス時間２
０秒で凸レンズを成形した。

【００１８】本実施例によれば、光学素子成形用型１の
中心部の熱伝導率を高くして冷却速度を速くし、外周部
の熱伝導率を低くして冷却速度を遅くしたので、加圧冷
却するガラス７の温度分布を均一にすることができる。
したがって、凸レンズを成形する際、成形型１の中心部
は熱伝導性が高いため熱を早く奪い、外周部は熱伝導性
が低いため熱を奪いにくく、全体的にガラス７を均一状
態で冷却が可能となり、高精度のガラス成形レンズを得
ることができた。さらに、従来技術のように成形型１の
外周部に断熱材を設ける必要がないため、冷却速度が速
くなり成形のタクトが向上した。しかし、従来技術のよ
うに外周部に断熱材を設けた成形型で成形すると、ガラ
スの冷却速度が遅く中心部にて焼付が生じた。なお、ガ
ラス素材として溶融ガラスを用いた場合について説明し
たが、ガラス素材に所望のレンズ形状と近似した形状の
ガラスプリフォームを加熱軟化した後、プレス成形して
も同様な効果が得られた。

【００１９】

【実施例２】図４は、本発明に係る光学素子成形用型の
実施例２を示す断面図である。本実施例の成形用型２１
は、凹レンズを成形するためのもので、中心部に熱伝導
率の低い円柱形状２２の焼結材を配置し、円柱形状２２
の外周部に熱伝導率の高い円筒形状３３の焼結材を一体
的に形成して構成されている。

【００２０】次に、この成形用型２１の製造方法を説明
する。まず、高純度ＡｌＮ粉末（純度９９．９％以上）
とＹ₂Ｏ₃粉末とを重量比９７：３の割合で６時間混合
し、分散媒として蒸留水を加え１００℃、３時間乾燥す
る。その後、成形圧力１．５トンで図５（Ａ）に示すよ
うな円柱形状２２に成形する。

【００２１】次に、高純度ＡｌＮ粉末（純度９９．９％
以上）とＹＦ₃粉末とを重量比９７：３の割合で４時間
混合し、分散媒として蒸留水を加え１００℃、３時間乾
燥する。そして、その混合粉末により上記円柱形状２２
の外周部に円筒形状３３を一体的に圧縮形成し、図５
（Ｂ）に示すブランク２４を製造する。

【００２２】その後、ブランク２４を窒素雰囲気中で６
５０〜７００℃の範囲で加熱し脱脂を行う。この脱脂を
３時間行った後、１８５０℃まで１０℃／分の昇温速度
で上昇させ、５時間その温度で保持しブランク２４を本
焼結合する。そして、加熱保持後１０時間かけて徐冷す
る。この焼結により、密度が約３．３ｇ／ｃｍ³の材料
が得られた。

【００２３】次に、焼結したブランク２４の外形をダイ
ヤモンド砥石で研削して所望の形状に仕上げる。また、
ガラスレンズ成形面２５をダイヤモンド砥石にて成形す
るレンズ形状と近似した形状に研削加工した後、ダイヤ
モンドパウダーにて研磨加工し、その表面をＲｍａｘ＝
０．０８μｍ以下に仕上げ、図４に示す成形型２１を得
る。この成形型２１の中心部を構成する円柱形状２２の
型材の熱伝導率は１３０Ｗ／ｍＫで、外周部を構成する
円筒形状２３の熱伝導率は２２０Ｗ／ｍＫであった。

【００２４】この光学素子成形用型２１（下型２１ａ、
上型２１ｂ）を使用し、図６の成形装置により、高軟化
点の硝材ＢＫ７からなるガラスプリフォーム２６を用い
て凹レンズを成形した。まず、両面を♯５００の砥石で
平面研削したガラスプリフォーム２６を胴型２７に保持
し、胴型２７を搬送アーム２８に載置する。そして、搬
送アーム２８によりガラスプリフォーム２６と胴型２７
をヒータ２９に搬送し、ガラスプリフォーム２６をガラ
ス粘度で１０⁵〜１０⁷ポアズに相当する温度まで加熱
軟化する。

【００２５】次に、搬送アーム２８を移動し、図示を省
略したヒータによりガラス粘度１０¹²〜１０¹⁴ポアズに
相当する温度に加熱保持した下型２１ａと上型２１ｂと
の間にガラスプリフォーム２６を搬送する。そして、ガ
ラスプリフォーム２６を上下両型２１ｂ，２１ａにより
プレス圧２５０ｋｇｆ／ｃｍ²にて成形した後、プレス
を２５秒間行い、凹レンズ３０を得た。

【００２６】本実施例によれば、光学素子成形用型２１
の中心部の熱伝導率を低くして冷却速度を遅くし、外周
部の熱伝導率を高くして冷却速度を速くしたので、加圧
冷却するガラスプリフォーム２６の温度分布を均一にす
ることができる。したがって、凹レンズを成形する際、
成形型２１の温度分布を均一にすることができる。した
がって、凹レンズを成形する際、成形型２１の外周部は
熱伝導性が高いため熱を早く奪い、中心部は熱伝導性が
低いため熱を奪いにくく、全体的にガラスプリフォーム
２６を均一状態で冷却が可能となり、高精度のガラス成
形レンズを得ることができた。

【００２７】しかし、従来技術のように型外周部に断熱
材を設けた成形型で成形すると、外周部のガラス量が多
く冷却しにくいうえ、さらに型外周部に断熱材を設けて
いるため冷却速度が遅くなりガラスの中心部にて焼付が
生じた。なお、ガラス素材としてガラスプリフォーム２
６を用いた場合について説明したが、ガラス素材に実施
例１と同様に溶融ガラスをプレス成形しても同様な効果
が得られた。

【００２８】

【実施例３】図７は、本発明に係る光学素子成形用型の
実施例３を示す断面図である。本実施例の成形用型３１
は、凸レンズを成形するためのもので、中心部に熱伝導
率の高い円柱形状３２の焼結材を配置し、円柱形状３２
の外周部に円柱形状３２より熱伝導率の低い円筒形状３
３の焼結材を配置し、さらに円筒形状３３の外周部に円
筒形状３３より熱伝導率の低い円筒形状３４の焼結材を
一体的に形成して構成されている。

【００２９】次に、この成形用型３１の製造方法を説明
する。まず、高純度ＡｌＮ粉末（純度９９．９％以上）
とＹＦ₃粉末とを重量比９７：３の割合で５時間混合
し、分散媒として蒸留水を加え１００℃、３時間乾燥す
る。その後、成形圧力１．５トンで図８（Ａ）に示すよ
うな円柱形状３２に成形する。

【００３０】次に、高純度ＡｌＮ粉末（純度９９．９％
以上）とＹＦ₃粉末とＹ₂Ｏ₃粉末とを重量比９６：
２：２の割合で６時間混合し、分散媒として蒸留水を加
え１００℃、３時間乾燥する。そして、その混合粉末に
より上記円柱形状３２の外周部に円筒形状３３を一体的
に圧縮形成し、図８（Ｂ）に示す形状に製造する。さら
に、高純度ＡｌＮ粉末（純度９９．９％以上）とＹ₂Ｏ
₃粉末とを重量比９７：３の割合で４時間混合し、分散
媒として蒸留水を加え１００℃、３時間乾燥する。そし
て、その混合粉末により上記円筒形状３３の外周部に円
筒形状３４を一体的に圧縮形成し、図８（Ｃ）に示すブ
ランク３５を製造する。

【００３１】その後、ブランク３５を窒素雰囲気中で６
５０〜７００℃の範囲で加熱し脱脂を行う。この脱脂を
３時間行った後、１８５０℃まで１０℃／分の昇温速度
で上昇させ、５時間その温度で保持しブランク３５を本
焼結合する。そして、加熱保持後１０時間かけて徐冷す
る。この焼結により、密度が約３．３ｇ／ｃｍ³の材料
が得られた。

【００３２】次に、焼結したブランク３５の外形をダイ
ヤモンド砥石で研削加工して所望の形状に仕上げる。ま
た、ガラスレンズ成形面３６をダイヤモンド砥石にて成
形するレンズ形状と近似した形状に研削加工した後、ダ
イヤモンドパウダーにて研磨加工し、その表面をＲｍａ
ｘ＝０．０８μｍ以下に仕上げ、図７に示す成形型３１
を得る。この成形型３１の中心部を構成する円柱形状３
２の型材の熱伝導率は２２０Ｗ／ｍＫで、中間部を構成
する円筒形状３３の熱伝導率は１７０Ｗ／ｍＫ，外周部
を構成する円筒形状３４の熱伝導率は１４０Ｗ／ｍＫで
あった。この光学素子成形用型３１を使用し、ＳＫ８の
硝材を用いて実施例１と同様な方法にて凹レンズを成形
した。

【００３３】本実施例によれば、成形用型３１の中心部
３２と外周部３４との間に中間部３３を設けたので、熱
伝導率の分布がなめらかになるため、上記実施例１より
もプレス成形するガラスをさらに均一に冷却することが
できる。なお、ガラス素材として溶融ガラスを用いた場
合について説明したが、実施例２と同様に、ガラス素材
に所望のレンズ形状と近似した形状のガラスプリフォー
ムを加熱軟化した後、プレス成形しても同様な効果が得
られた。また、本実施例では、３段階に熱伝導率を変化
させた場合を示したが、さらに変化させる段階を多くす
ることにより効果は向上する。

【００３４】

【実施例４】図９は本発明に係る光学素子成形用型の実
施例４を示す断面図である。本実施例の成形用型４１
は、凹レンズを成形するためのもので、中心部に熱伝導
率の低い円柱形状４２の焼結材を配置し、円柱形状４２
の外周部に円柱形状４２より熱伝導率の高い円筒形状４
３の焼結材を配置し、さら円筒形状４３の外周部に円筒
形状４３の熱伝導率の高い円筒形状４４を一体的に形成
して構成されている。

【００３５】次に、この成形用型４１の製造方法を説明
する。まず、高純度ＡｌＮ粉末（純度９９．９％以上）
とＹ₂Ｏ₃粉末とを重量比９７：３の割合で６時間混合
し、分散媒として蒸留水を加え１００℃、３時間乾燥す
る。その後、成形圧力１．５トンで図１０（Ａ）に示す
ような円柱形状４２に成形する。

【００３６】次に、高純度ＡｌＮ粉末（純度９９．９％
以上）とＹＦ₃粉末とＹ₂Ｏ₃粉末とを重量比９６：
２：２の割合で６時間混合し、分散媒として蒸留水を加
え１００℃、３時間乾燥する。そして、その混合粉末に
より上記円柱形状４２の外周部に円筒形状４３を一体的
に圧縮形成し、図１０（Ｂ）に示す形状に製造する。

【００３７】さらに、高純度ＡｌＮ粉末（純度９９．９
％以上）とＹＦ₃粉末とを重量比９７：３の割合で５時
間混合し、分散媒として蒸留水を加え１００℃、３時間
乾燥する。そして、その混合粉末により上記円筒形状４
３の外周部に円筒形状４４を一体的に圧縮形成し、図１
０（Ｃ）に示すブランク４５を製造する。

【００３８】その後、ブランク４５を窒素雰囲気中で６
５０〜７００℃の範囲で加熱し脱脂を行う。この脱脂を
３時間行った後、１８５０℃まで１０℃／分の昇温速度
で上昇させ、５時間その温度で保持しブランク４５を本
焼結合する。そして、加熱保持後１０時間かけて徐冷す
る。この焼結により、密度が約３．３ｇ／ｃｍ³の材料
が得られた。

【００３９】次に、焼結したブランク４５の外形をダイ
ヤモンド砥石で研削加工して所望の形状に仕上げる。ま
た、ガラスレンズ成形面４６をダイヤモンド砥石にて成
形するレンズ形状と近似した形状に研削加工した後、ダ
イヤモンドパウダーにて研磨加工し、その表面をＲｍａ
ｘ＝０．０８μｍ以下に仕上げ、図９に示す成形型４１
を得る。この成形型４１の中心部を構成する円柱形状４
２の型材の熱伝導率は１３０Ｗ／ｍＫで、中間部を構成
する円筒形状４３の熱伝導率は１６５Ｗ／ｍＫ，外周部
を構成する円筒形状４４の熱伝導率は２２０Ｗ／ｍＫで
あった。この光学素子成形用型４１を使用し、高軟化点
の硝材ＳＫ７を用いて実施例２と同様な方法にて凹レン
ズを成形した。

【００４０】本実施例によれば、成形用型４１の中心部
４２と外周部４４との間に中間部４３を設けたので、熱
伝導率の分布がなめらかになるため、上記実施例２より
もプレス成形するガラスをさらに均一に冷却することが
できる。なお、ガラス素材としガラスプリフォーム２６
を用いた場合について説明したが、ガラス素材に実施例
３と同様に、溶融ガラスをプレス成形しても同様な効果
が得られた。また、本実施例では、３段階に熱伝導率を
変化させた場合を示したが、さらに変化させる段階を多
くすることにより効果は向上する。

【００４１】

【実施例５】本実施例の光学素子成形用型は、実施例１
〜４にて用いた助剤Ｙ₂Ｏ₃およびＹＦ₃に替えて、他
の助剤を用いて構成した。表１は本実施例で用いた助剤
を示すもので、その熱伝導率は、ＡｌＮに助剤を３重量
％を添加し、上記実施例と同様に１８００℃で焼結した
ときのものを表している。

【００４２】

【表１】

【００４３】次に、表１の助剤を４種類組み合わせた凹
レンズ用の成形型を製造する方法を説明する。まず、高
純度ＡｌＮ粉末（純度９９．９％以上）とＣａＣＯ₃粉
末とを重量比９７：３の割合で６時間混合し、分散媒と
して蒸留水を加え１００℃、３時間乾燥する。その後、
成形圧力１．５トンで図５（Ａ）に示すような円柱形状
に成形する。

【００４４】次に、高純度ＡｌＮ粉末（純度９９．９％
以上）とＣｅＯ₃粉末とを重量比９７：３の割合で６時
間混合し、分散媒として蒸留水を加え１００℃、３時間
乾燥する。そして、その混合粉末により上記円柱形状の
外周部に円筒形状を一体的に圧縮成形し２重とする。

【００４５】さらに、高純度ＡｌＮ粉末（純度９９．９
％以上）とＧｄ₂Ｏ₃粉末とを重量比９７：３の割合で
５時間混合し、分散媒として蒸留水を加え１００℃、３
時間乾燥する。その後、その混合粉末により上記円筒形
状の外周部に円筒形状を一体的に圧縮成形し３重とす
る。

【００４６】そして、高純度ＡｌＮ粉末（純度９９．９
％以上）とＴｉＯ₂粉末とを重量比９７：３の割合で５
時間混合し、分散媒として蒸留水を加え１００℃、３時
間乾燥する。その後、その混合粉末により上記円筒形状
の外周部に円筒形状を一体的に圧縮成形して４重のブラ
ンクを製造する。

【００４７】その後、ブランクを窒素雰囲気中で６５０
〜７００℃の範囲で加熱し脱脂を行う。この脱脂を３時
間行った後、１８００℃まで１０℃／分の昇温速度で上
昇させ、３時間その温度で保持したブランクを本焼結す
る。そして、加熱保持後１０時間かけて徐冷する。この
焼結により、密度が約３．２３ｇ／ｃｍ³の材料が得ら
れた。

【００４８】次に、焼結したブランクの外形をダイヤモ
ンド砥石で研削加工して所望の形状に仕上げる。また、
ガラスレンズ成形面をダイヤモンド砥石にて成形するレ
ンズ形状と近似した形状に研削加工した後、ダイヤモン
ドパウダーにて研磨加工し、その表面をＲｍａｘ＝０．
０８μｍ以下の凸形状に仕上げ、凹レンズの成形用型を
製造した。なお、本実施例では、凸形状の成形用型につ
いて説明したが、熱伝導率の変化の方向を逆にすること
により凹形状の成形用型を構成することができる。ま
た、助剤を４種類以上を添加しても良い。さらに、上記
実施例２、４の用に助剤を混合することにより、熱伝導
率を変化させて成形用型を製造することもできる。

【００４９】本実施例によれば、１つの成形用型に４種
類の助剤を添加して焼結した材料を用いたが、主成分が
ＡｌＮのため線膨張率等の特性は同じであるため、継ぎ
目の段差が生じなく高精度の光学素子を成形することが
できる。また、熱伝導率の変化をさらに細かくできるた
め、大口径レンズの成形用型として用いることができ
る。なお、本実施例では、助剤としてＣａＣＯ₃、Ｃｅ
Ｏ₃、Ｇｄ₂ＣＯ₃、ＴｉＯ₂を用いた場合を例示した
が、これに限らず、例えば、成形用型の成形面が凸形状
のときは成形面の外側ほど熱伝導率が高くなるように、
また、成形用型の成形面が凹形状のときは成形面の外側
ほど低くなるように、表１で示した助剤を添加して成形
用型を製造することにより、本実施例と同様な効果を得
ることができる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、主成分
のＡｌＮに異なる焼結助剤を添加して、少なくとも成形
面をその径方向に熱伝導率を異なるように形成したの
で、プレス成形時に光学ガラス素材の中心部と外周部と
の温度差をなくすことができ、ヒケ、割れを生じさせる
ことなく高精度の光学素子を簡単に成形することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す断面図である。

【図２】実施例１の成形用型の製造工程を示す断面図で
ある。

【図３】実施例１、３の成形用型を用いた光学素子の製
造工程図である。

【図４】本発明の実施例２を示す断面図である。

【図５】実施例２の成形用型の製造工程を示す断面図で
ある。

【図６】実施例２、４の成形用型を用いた光学素子の製
造工程図である。

【図７】本発明の実施例３を示す断面図である。

【図８】実施例３の成形用型の製造工程を示す断面図で
ある。

【図９】本発明の実施例４を示す断面図である。

【図１０】実施例４の成形用型の製造工程を示す断面図
である。

【符号の説明】

１，２１，３１，４１光学素子成形用型

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＡｌＮを主成分としかつ中心部と外周部
とに異なる焼結助剤を添加して得た焼結材により中心部
と外周部とで熱伝導率が異なるように、少なくとも成形
面を形成したことを特徴とする光学素子成形用型。