JPH0717729A - ガラスレンズ成形型 - Google Patents

ガラスレンズ成形型

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JPH0717729A
JPH0717729A JP19083693A JP19083693A JPH0717729A JP H0717729 A JPH0717729 A JP H0717729A JP 19083693 A JP19083693 A JP 19083693A JP 19083693 A JP19083693 A JP 19083693A JP H0717729 A JPH0717729 A JP H0717729A
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JP
Japan
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lens
glass
molding
processing portion
boundary
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Withdrawn
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JP19083693A
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English (en)
Inventor
Ryoichi Kitahara
良一 北原
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0717729A publication Critical patent/JPH0717729A/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06Construction of plunger or mould
    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00Press-moulding glass
    • C03B2215/02Press-mould materials
    • C03B2215/03Press-mould materials defined by material properties or parameters, e.g. relative CTE of mould parts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラスレンズ成形型の型寿命を延ばす。 【構成】 光学ガラス素材の押圧面を、所望のレンズ面
形状を反転形成したレンズ加工部2とレンズ加工部2の
外縁に設けた平面加工部3により形成する。レンズ加工
部2と平面加工部3との境界には面取り4を施し、面取
り4の表面粗さをRmax=0.2μm以下にする。こ
れにより、光学ガラス素材を押圧した際に生じるガラス
の流動時に、特に大きな熱及び力学的な負荷が加わる上
記境界部のクラツクがなくなるため、成形型に含まれる
バインダー等の脱落がなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加熱軟化したガラス素
材を押圧してガラスレンズを成形するガラスレンズ成形
型に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ガラス素材を直接プレス成形する
ことにより、その後の冷間での研削・研磨を不要にし、
光学性能を満足する光学ガラスレンズの成形方法が盛ん
に用いられている。上記成形方法においては、球面・非
球面形状の加工部を有する成形型により高温下でガラス
素材をプレス成形した後、常温まで降温して光学ガラス
レンズが取り出されるため、ガラス成形面に熱応力が生
じる場合には、脆性的性質を有するガラスレンズは応力
集中及び熱応力から割れてしまうことがある。
【0003】そこで、ガラスレンズの割れを防ぐため、
例えば特公平3−52417号公報において、ガラス素
材を押圧成形する曲面加工部とこの曲面加工部の外方に
位置する平面加工部との境界部に面取りを施した成形型
が開示されている。すなわち、面取りにより、曲面加工
部と平面加工部との境界部に鋭い角がなくなるため、成
形型自体が損傷を受けにくくなるとともに、成形したガ
ラスレンズにもそのような角が転写されず、著しい応力
集中を防止できる効果を奏するというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一般に、ガラス成形に
使用される成形型には、ガラス素材を押圧成形する際の
成形温度が高温のため、Al2 3 ,SiC,Ti
2 ,Cr2 3 ,BN,WC等の耐熱温度の高いセラ
ミックが用いられる。セラミック材は脆性的性質を有
し、かつ硬度が高いために砥石を用いた研削で加工され
る。成形レンズ用の型においても同様であり、特にサブ
ミクロンの形状精度で加工部を光学鏡面に創成するため
に、超精密加工機にて研削加工後、研磨工程を経て所望
の精度に仕上げられている。
【0005】その際、成形型素材であるセラミツクは、
焼結によって生成されるが、上記のごとく脆性脆料であ
るために、研削加工時にその内部に微小なクラックが生
じる。一般的に剛性の高い超精密加工機においてもセラ
ミックでは、研削加工での表面粗さの約10倍の深さの
微小クラックが入ってしまう。このクラックは、研磨で
は外観上明確ではないが、高温下でのガラス成形時、そ
の熱応力にわって亀裂化し、その部分からセラミックに
含有されている添加材料(Ti・Zr・Ni等)が酸化
物等になり、粒子脱落を引き起こし、極端な場合には成
形時に軟化したガラスとの密着によって成形型表面が剥
ぎ取られてしまう場合もある。
【0006】また、特公平23−52417号公報の成
形型にあっては、確かに曲面加工部と平面加工部との間
に面取りを施すことにより、ガラスレンズの成形初期に
おいて前記効果が図られる。しかし、上記面取りも砥石
を用いた研削加工で形成されるため、長期に成形という
高温化にさらされた際には、ガラスの流動が多い外端部
の微小クラックから焼結素材の脱落が生じ、成形するガ
ラスレンズにカン・表層部の割れ等が生じたり、面粗さ
を劣化させたりして所望のレンズ品質が得られない。つ
まり、型の耐久性という点では、劣化が著しく早いとい
う欠点がある。
【0007】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、成形型に含有している添加材料が脱落
することなく、長期にわたって使用できるガラスレンズ
成形型を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、加熱軟化したガラス素材を押圧し、所望
の光学面に形成した成形面の面形状を上記ガラス素材に
転写するガラスレンズ成形型において、所望のレンズ面
形状に対応したレンズ加工部及びこのレンズ加工部の外
縁に位置する平面加工部を備え、上記レンズ加工部と平
面加工部との境界を面取りあるいは連続的な曲線でつな
げるとともに、上記境界部の表面粗さをRmax0.2
μm以下の鏡面に形成した構成した。なお、上記面取り
形状はC面取り又はR面取りのいずれでもよい。
【0009】
【作用】上記構成によれば、高温下にさらされるガラス
レンズ成形型のレンズ加工部と平面加工部との境界部に
形成された面取り部分の表面粗さを、小さくするために
高メッシュの砥石を用いた研削および研磨加工が面取り
部に施される。そのため、型基材の内部に機械加工時に
生成された微小クラック・加工変質層は除去される。
【0010】
【実施例1】図1は、本発明の実施例1の要部を示す一
部破断した正面図である。本実施例のガラスレンズ成形
型1はAl2 3 基材5上にCr2 3 材6を焼結結合
して構成されている。
【0011】上記Cr2 3 材6の上面は、所望の光学
形状(非球面、球面)を生成したレンズ加工部2と、外
縁部を構成する平面加工部3とからなり、両加工部2,
3の境界部には、曲面と平面が滑らかにつながるように
R面取り4が施されている。レンズ加工部2は、超精密
研削により曲面に形成され、さらに光学部品としての性
能を満足するよう、研磨加工により光学鏡面を有した所
望の非球面形状あるいは球面形状に創成されている。
【0012】レンズ加工部2と平面加工部3との境界に
形成されたR面取り4部は、微細な砥粒の砥石により研
削加工されるが、その際Cr2 3 材6の内部に生じた
微細クラック・加工質層を除去するようRmax0.2
μm以下に研磨されている。なお、R面取り4部は、レ
ンズ加工部2の研磨加工時に生じたダレ及びC面取りで
形成しても構わない。
【0013】次に、本実施例を図2及び図3を用いて説
明する。まず、ガラスレンズの成形について説明する
と、図2に示すように、成形機に設置した押圧可能な型
保持部7,8に上記構成の成形型1(上成形型1a、下
成形型1b)をそれぞれ固持させ、上下両成形型1a,
1bを同軸上で上下に対向配置する。そして、搬送部材
9で保持した光学ガラス素材10を搬送アーム11によ
り加熱炉12内に搬送して加熱軟化し、さらに、光学ガ
ラス素材10を上下両成形型1a,1b間に搬送して停
止配置する。その後、下成形型1bを型保持部8により
押圧方向(矢印A方向)に上昇し、光学ガラス素材10
を上下両成形型1a,1bの間で挟持、押圧する。これ
により、上下両成形型1a,1bのCr2 3 材6上に
創成されたレンズ加工部2の非球面形状あるいは球面形
状からなる所望の光学鏡面が、加熱軟化した光学ガラス
素材10に押圧転写され、光学性能を満足するガラスレ
ンズが大量に成形される。
【0014】この時、上下両成形型1a,1bのCr2
3 材6には、加熱した光学ガラス素材10が接触する
とともに、成形押圧力によって軟化状態の光学ガラス素
材10が上下両成形型1a,1bの加工部に沿って流動
するため、上下両成形型1a,1bには大きな熱衝撃が
かかり、特にレンズ加工部2と平面加工部3の境界部に
は、光学ガラス素材10の流動時に大きな熱及び力学的
な負荷が加わる。
【0015】そのため、従来の成形型では、成形の際に
Ti,Zrが酸化することで、粒子が脱落して上下両成
形型13a,13bの加工部の面粗さ劣化、加工部表面
の損傷や、上記脱落部をトリガーして成形ガラスレンズ
にワレが生じることがあったが(図3参照)、本実施例
の成形型1のように、Rmax0.2μm以下の面取り
4を施してレンズ加工部2と平面加工部3の境界の面粗
さを向上させ、Cr23 材6に内部クラックを無くす
ことにより、Cr2 3 材6中に添加されたTi,Zr
の酸化による型表面の劣化が防止される。
【0016】本実施例のCr2 3 材成形型1を用いて
図2に示した構成で、従来型と成形評価した結果を表1
に示す。この成形評価は、ガラス素材にSK−11(シ
ョット名)を用い、型温530℃でレンズ径φ16mm
の両凸形状のレンズを押圧成形した。
【0017】
【表1】
【0018】表1に示したように従来のCr2 3 材成
形型では、10000ショットで成形面(加工面)に微
小クラックからの粒子の脱落・表面損傷が生じ、成形型
として全く使用に耐えられない状況になった。これに対
し、本実施例のレンズ加工部2と平面加工部3との境界
の面粗さを向上させた成形型1では、50000ショッ
ト以上でも劣化が生ぜず、成形型1として継続使用可能
であった。
【0019】
【実施例2】本実施例の成形型は、超硬合金(WC)基
材上にW(ウルツ型)−BNチップを結合して構成し
た。W−BNチップ上には、上記実施例1と同様にレン
ズ加工部と平面加工部が形成されるとともに、レンズ加
工部と平面加工部が形成されるとともに、レンズ加工部
と平面加工部の境界には滑らかにR面取りが施され、か
つ内部の微小クラックが除去され、その面粗さはRma
x=0.1μm程度に研磨されている。
【0020】W−BNには、その焼結に際しTiCN,
AlN等のバインダーが混在するため、長期のガラス光
学素子の成形時にバインダーがW−BNに存在する微小
クラックから析出し、成形面(加工部)の劣化を生じさ
せるが、本実施例の成形型で、面粗さRmax=0.1
μm程度に研磨して微小クラックを除去しているため、
成形時の熱衝撃・負荷を受けても上記バインダーの析出
が防止される。
【0021】図2の構成で光学ガラス素材にLaSF0
3(ショット名)を用い成形評価した結果、レンズ加工
部と平面加工部の境界部に従来と同様単純にR面取りを
施した成形型では、約5000ショットでR面取り部ら
か型中心部に向Tiの析出による微小なクラックが生
じ、成形型として実用に耐えられない状況に劣化が進行
したが、本実施例のレンズ加工部と平面加工部の境界部
の面粗さを向上した成形型では、30000ショット継
続使用しても全く問題がなかった。
【0022】
【実施例3】本実施例の成形型は、型素材にTiB2
用い、上記実施例と同様に、レンズ加工部と平面加工部
の境界部を滑らかにつなげ、その表面粗さをRmax=
0.2μm以下の鏡面に加工して構成されている。
【0023】本実施例の成形型にあっては、型素材のT
iB2 中にCr,C,BC,TiN等が含有されている
が、成形時の熱衝撃・応力に対しても、酸化したCr,
C,BC,TiNが微小クラックから脱落することを防
止できる。
【0024】本実施例の成形型15(上成形型15a,
下成形型15b)を図4に示す成形機に装備し、ガラス
16にSF08を用いて成形実験を行った。成形には、
ガラス16を溶融炉17で溶融して排出口17aから所
定量流下させ、シャー18で切断し、搬送アーム11に
より支持した搬送部材9に滴下供給したガラスゴブ16
aを光学ガラス素材として使用した。なお、19は、溶
融炉17の排出口17aから搬送部材9に滴下するガラ
スゴブ16aを受けて搬送部材9に保持させるためのゴ
ブ受け部材である。そして、搬送部材9で保持させるた
めのゴブ受け部材である。そして、搬送部材9で保持し
たガラスゴブ16aを搬送アーム11により上下両成形
型15a,15b間に搬送し、上記実施例1において説
明したと同様に押圧成形した。
【0025】その結果、従来技術のようにレンズ加工部
と平面加工部の境界部にR面取りのみを施した成形型で
は、わずか500ショットで成形面に粒子の脱落が生じ
たのに対し、本実施例の成形型15では3000ショッ
ト経過しても粒子の脱落はなく実用に耐えられるもので
あった。
【0026】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、レンズ
加工部と平面加工部との境界を面取りあるいは連続的な
曲線で滑らかに形成し、研磨にて面粗さをRmax=
0.2μm以下に小さく仕上げることにより、セラミッ
クが素材である成形型に含まれるバインダー等の酸化し
易い物質が、成形時の熱衝撃やガラスの流動による応力
に対しても脱落することなく、長期にわたって使用でき
成形型の型寿命を延ばすことができる。また、被成形ガ
ラスレンズについても、上記境界部でガラスの流動が滑
らかになり、最外周まで良好な転写性が得られた光学制
度の高いガラスレンズが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の要部を一部断面にして示す
正面図である。
【図2】本発明の実施例1の成形型を装備した成形機の
要部を一部断面にして示す正面図である。
【図3】従来技術の成形型によるガラスレンズの成形時
における問題を説明するための説明図である。
【図4】本発明の実施例3の成形型を装備した成形機の
要部を一部断面にして示す正面図である。
【符号の説明】
1 成形型 2 レンズ加工部 3 平面加工部 4 面取り

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加熱軟化したガラス素材を押圧し、所望
    の光学面に形成した成形面の面形状を上記ガラス素材に
    転写するガラスレンズ成形型において、所望のレンズ面
    形状に対応したレンズ加工部及びこのレンズ加工部の外
    縁に位置する平面加工部を備え、上記レンズ加工部と平
    面加工部との境界を面取りあるいは連続的な曲線でつな
    げるとともに、上記境界部の表面粗さをRmax0.2
    μm以下としたことを特徴とするガラスレンズ成形型。
JP19083693A 1993-07-02 1993-07-02 ガラスレンズ成形型 Withdrawn JPH0717729A (ja)

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JPH0717729A true JPH0717729A (ja) 1995-01-20

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7922942B2 (en) * 2008-12-05 2011-04-12 Essilor International (Compagnie Generale D'optique) Injection mold design, method for in-mold coating of lenses, and coated lenses

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7922942B2 (en) * 2008-12-05 2011-04-12 Essilor International (Compagnie Generale D'optique) Injection mold design, method for in-mold coating of lenses, and coated lenses
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