JPH0798668B2 - 光学素子成形用型 - Google Patents

光学素子成形用型

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JPH0798668B2
JPH0798668B2 JP62264935A JP26493587A JPH0798668B2 JP H0798668 B2 JPH0798668 B2 JP H0798668B2 JP 62264935 A JP62264935 A JP 62264935A JP 26493587 A JP26493587 A JP 26493587A JP H0798668 B2 JPH0798668 B2 JP H0798668B2
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茂也 菅田
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    • 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
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  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学素子成形用型に関する。
〔従来の技術〕
近年、レンズ,プリズム,フィルタ等の光学素子の製造
方法として、研削,研磨等を行わずに、高い面精度の一
対の成形用型間に加熱軟化した光学素子のガラス素材を
挿入配置し、これに加圧するだけで光学素子を得る押圧
成形が行われている。
従来、この押圧成形で用いる光学素子成形用型は、例え
ば特開昭60−251134号公報や特開昭61−266321号公報等
に開示されるように、CBN,SiN,Si3N4等のセラミックス
からなる脆性材料を素材としている。ここに、セラミッ
クスを用いているのは、光学素子成形用型が高温の加熱
軟化したガラス素材に接触するので、高温に耐え得るよ
うにするためである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記従来の光学素子成形用型は、素材と
してセラミックスからなる脆性材料を用いているため
に、高温,高圧下で成形速度を高めると、ガラスとの接
触により成形面の周辺部等に割れや欠け等を生じ易く、
型寿命が著しく短く、成形不良の大きな要因ともなって
いた。また、光学素子成形用型の加熱は、通常、型外周
に配設したヒータ等の加熱装置により行うが、この加熱
装置から熱伝達される型外周部はセラミックスであるた
めに、温度制御が難しかった。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、成形速度を高めても成形面周辺部等に割れや欠けを
発生せずに型寿命が極めて長く、温度制御の容易な光学
素子成形用型を提供することを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記従来の問題点を解決するために、本発明は、セラミ
ックスからなる成形用型本体の成形面以外の表面におけ
る一部又は全部に厚さ0.2mm以上の少なくとも一層の金
属被覆層を形成して光学素子成形用型を構成したもので
ある。
本発明において、セラミックスとしてはCBN,SiN,Si3N4
等が用いられ、金属被覆層としては超硬合金,Ni基耐熱
合金,Co基耐熱合金,CrNi型耐熱合金,Cr基耐熱合金,Fe基
耐熱合金等が用いられる。また、金属被覆層の形成にあ
っては、金属溶射,電気鋳造,CVD,PVDまたはしきりばめ
等が用いられる。さらに、金属被覆層の厚みは、成形用
型本体の径をLとすると、最大厚みが1/2L程度であり、
例えばレンズ成形用のものとしては最小厚み0.2mm以上
で最大厚み20mm以下程度である。
〔作用〕
上記構成の本発明光学素子成形用型においては、セラミ
ックスからなる成形用型本体の成形面以外の表面に金属
被覆層を形成しているので、成形速度を高めても、ガラ
スとの接触で成形面周辺部等に割れや欠けを生じること
がない。また、加熱装置により熱伝達される部分が金属
であるので、温度制御が容易となる。
〔実施例〕
以下、本発明を図に示す一実施例に基づき詳細に説明す
る。
(第1実施例) 第1図は、本発明の第1実施例の光学素子成形用型によ
る押圧成形時の状態を示す縦断面図で、上型1及び下型
2の各成形用型本体3,4は、それぞれ熱膨張係数が5.6×
10-6/℃のSiC−45ZrB2からなるセラミックスで形成され
ている。そして、この成形用型本体3,4の各成形面3a,4a
は、所望の光学素子に対応した高い面形状と面精度に形
成されている。また、成形用型本体3,4の成形面3a,4a以
外の全表面には、熱膨張係数が16.7×10-6/℃、熱伝導
度が0.417cal/sec・cm・℃のSUS321からなる金属被覆層
5,6が、被覆層厚2mmにしてそれぞれ金属溶射により形成
されている。
このような構成の本実施例の上型1及び下型2は、例え
ば第2図に示すように、光学素子成形装置に組込まれて
使用される。
第2図において、7は基台で、この基台7上には支柱8
が立設されている。この支柱8の上部には固定板9が固
設されており、下部には支柱8の軸方向に移動自在のス
ライド板10が設けられている。このスライド板10の下面
には、基台7内に配置されたモータ11により上下動され
る昇降ロッド12の先端が固着され、スライド板10が上下
動できるようになっている。固定板9には、ポスト13が
摺動自在に貫通されており、ポスト13の下端に固着した
ばね押え板14と固定板9との間には、ばね15が介装さ
れ、下型2の上昇による力に応じてばね15が圧縮しプレ
ス荷重を制御できるようになっている。
一方、上型1及び下型2は、それぞれ上型マウント16及
び下型マウント17を介して固定板9及びスライド板10に
固設されている。ここに、上型1の上端部及び下型2の
下端部は、それぞれ上型マウント16及び下型マウント17
の凹部中央にて嵌合され、しまりばめによって固着され
ている。また、上型マウント16及び下型マウント17の各
凹部における上型1及び下型2と両マウント16,17内周
との間には、それぞれ上型ヒータ18及び下型ヒータ19が
配設されている。
しかして、上下型1,2は、それぞれ上下型ヒータ18,19に
より加熱され、型温は上型熱電対20及び下型熱電対21に
よって測定され、図示省略の温度コントローラによって
上下型ヒータ18,19の電流がON,OFFされ、型温は成形さ
れるガラス素材22のガラス転移点温度付近に保持され
る。本実施例では、ガラス素材22はSF−8ガラスを用い
ており、R11.4の両凸レンズを成形することとし、成形
速度(上下型1,2がガラス素材22に接触して押圧する際
の速度)は20mm/sec、成形型温度は370℃、ガラス加熱
炉はガラス素材22が570℃となるように加熱するもので
ある。
なお、ガラス素材22は、第1図に示すガラス保持台23に
より、ガラス加熱炉(図示省略)から上下型1,2間、ガ
ラス徐冷炉へ搬送される。
このような構成の光学素子成形装置によれば、ガラス加
熱炉で加熱されたガラス素材22を、ガラス保持台23によ
り、第1図に示すように、上下型1,2間に搬送される。
次に、下型2を上動させてガラス素材22を押圧し、15秒
間保持することにより、レンズ形状に転写させ、ガラス
素材22の温度を370℃まで冷却させる。その後、下型2
を下動させて上下型1,2を開き、ガラス素材22(成形レ
ンズ)を離型し、ガラス保持台23に載置させ、ガラス徐
冷炉へ搬送して徐冷を行う。
以上のような押圧成形を繰返し行ったところ、上型1及
び下型2はいずれも成形面3a,4aやその周辺部等に割れ
や欠けを生じなかった。そして、得られた成形レンズは
全て良好であった。また、上下型1,2の温度制御を容易
に行うことができるとともに、型外周部の加工も極めて
簡単に行うことができた。
(第2実施例) 第3図は、本発明の第2実施例を示す縦断面図、成形用
型本体24の材料及び金属被覆層25の材料,層厚等は第1
実施例と同様であり、金属被覆層25は成形用型本体24の
外周面のみに形成されている。この第2実施例において
は、成形用型本体24の端面には金属被覆層25を被覆しな
いので、制作が簡単であり、成形用型本体24の軸方向の
熱膨張は従来と変わらず、従来の成形条件で成形レンズ
の肉厚を制御できる。
(第3実施例) 第4図は、本発明の第3実施例を示す縦断面図で、成形
用型本体26の材料及び金属被覆層27の材料は第1実施例
と同様である。第3実施例においては、成形用型本体26
の成形面26a外周部を切削し、この切削部のみに金属被
覆層27を被覆層厚0.5mmにして電気鋳造により形成し
た。本実施例の光学素子成形用型は、従来のものとほと
んど変わらないので、従来と同様の成形条件で成形を行
うことができる。
(第4実施例) 第5図は、本発明の第4実施例を示す縦断面図で、成形
用型本体28の材料及び金属被覆層29の材料は第1実施例
と同様である。第4実施例においては、成形用型本体28
の成形面28aの外周部のみに金属被覆層29を被覆層厚0.4
mmにしてCVD法により形成した。本実施例においても、
第3実施例と同様に従来の成形条件で成形を行うことが
できる。
(第5実施例) 第6図は、本発明の第5実施例を示す縦断面図で、成形
用型本体30は熱膨張係数が2.3×10-6/℃のSiC−Si3N4
らなるセラミックスで形成されるとともに、金属被覆層
31熱膨張係数が14.8×10-6/℃、熱伝導度が0.0388cal/s
ec・cm・℃のSUS317Lで形成されている。また、被覆層
厚は10mmである。本実施例においては、成形用型本体30
の外周面に金属被覆層31をPVD法により形成するととも
に、金属被覆層31を成形用型本体30の下端より突出せし
めている。この突出部を第2図に示す上下型マウント1
6,17と合わせることにより、成形用型の設置が容易とな
るうえに、正確な設置ができ、芯出しが容易となった。
ここに、本実施例の成形用型を成形装置に組込む場合、
上下型マウント16,17は、熱膨張係数が17.3×10-6/℃、
熱伝導度が0.0363cal/sec・cm・℃のSUH11で形成した。
(第6実施例) 第7図は、本発明の第6実施例を示す縦断面図で、成形
用型本体32の材料及び金属被覆層33の材料は第5実施例
と同様である。本実施例では、成形用型本体32の外周面
に金属被覆層33を溶射により形成し、成形面32aの周辺
部における金属被覆層33の層厚を0.8mmとし、その他の
部分の層厚を2.6mmとした。本実施例の成形用型を第2
図に示す成形装置に組込んだ場合、成形用型と上下型ヒ
ータ18,19との接触部分の金属被覆層33が厚いので、熱
的に安定し、良好な成形レンズを得ることができ、成形
用型と上下型マウント16,17とが熱膨張係数の相異によ
り、良好なしまりばめの形となって芯出しを容易に行う
ことができる。
(第7実施例) 第8図は、本発明の第7実施例を示す縦断面図で、成形
用型本体34の材料及び金属被覆層35の材料は第5実施例
と同様である。本実施例では、成形用型本体34の外周面
に金属被覆層35をメッキにより形成し、成形面34aの周
辺部における金属被覆層35の層厚を3.1mmとし、その他
の部分の層厚を0.7mmとした。本実施例においては、成
形面34aの周辺部における金属被覆層35の層厚が厚いの
で、強い衝撃に対しても成形面34aに割れや欠けを生じ
ることがない。また、成形用型本体34の熱膨張係数が大
きく、それ自体で上下型マウント16,17としまりばめに
なっている場合にも有効である。
(第8実施例) 第9図は、本発明の第8実施例を示す縦断面図で、成形
用型本体36の材料は第5実施例と同様であり、成形用型
本体36の外周面に形成した金属被覆層37は二層構造とな
っている。ここに、内側の金属被覆層37aはSUS317Lから
なり、その層厚は1.2mmである。また、外側の金属被覆
層37bは熱膨張係数が16.0×10-6/℃のSUH661からなり、
その層厚は1.2mmである。本実施例では、内側の金属被
覆層37aを硬度の高い金属とし、外側の金属被覆層37bを
熱伝導度の大きな金属とすることにより、成形面に割れ
や欠けが生じず、しかも温度制御も容易であり、成形時
の型温が安定して良好な成形レンズを得ることができ
る。
(第9実施例) 第10図は、本発明の第9実施例を示す縦断面図で、成形
用型本体38の材料は第5実施例と同様であり、成形用型
本体38の外周面に形成した金属被覆層39は成形面38a周
辺部のみが二層構造となっている。ここに、内側の金属
被覆層39aはSUS317Lからなり、その層厚は1.8mmであ
る。また、外側の金属被覆層39bは熱膨張係数が16.7×1
0-6/℃、熱伝導度が0.0384cal/sec・cm・℃のSUS430か
らなり、その層厚は0.8mmである。本実施例では、内側
の金属被覆層39aを熱伝導度の大きい金属とし、外側の
金属被覆層39bを硬度の高い金属とすることにより、第
8実施例と同様の効果を得ることができる。また、第7
実施例と同様にしまりばめの場合にも有効である。
なお、上記第2〜9実施例においては、第1実施例と同
様の作用,効果を奏するものである。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明の光学素子成形用型によれば、セ
ラミックスからなる成形用型本体の成形面以外の表面に
おける一部又は全部に少なくとも一層の金属被覆層を形
成したので、成形速度を高めても成形面周辺部等に割れ
や欠けを発生せず、型寿命が極めて長くなるとともに、
温度制御が容易となって良好な光学素子を得ることがで
き、成形用型外周部におけるテーパ加工等の加工作業が
簡単となって成形用型の設置作業も容易となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光学素子成形用型の第1実施例を示す
縦断面図、第2図は、第1図に示した光学素子成形用型
を組込んだ光学素子成形装置の縦断面図、第3図から第
10図まではそれぞれ本発明の第2実施例から第9実施例
の光学素子成形用型の縦断面図である。 1……上型 2……下型 3,4,24,26,28,30,32,34,36,38……成形用型本体 5,6,25,27,29,31,33,35,37,39……金属被覆層 3a,4a,26a,28a,32a,34a,38a……成形面

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミックスからなる成形用型本体の成形
    面以外の表面における一部又は全部に厚さ0.2mm以上の
    少なくとも一層の金属被覆層を設けたことを特徴とする
    光学素子成形用型。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS62292638A (ja) * 1986-06-11 1987-12-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光学ガラス素子の製造方法

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