JPH09194217A - ガラス光学素子成形用型 - Google Patents
ガラス光学素子成形用型Info
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- JPH09194217A JPH09194217A JP554896A JP554896A JPH09194217A JP H09194217 A JPH09194217 A JP H09194217A JP 554896 A JP554896 A JP 554896A JP 554896 A JP554896 A JP 554896A JP H09194217 A JPH09194217 A JP H09194217A
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- Japan
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- molding
- mold
- die
- glass optical
- optical element
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B40/00—Preventing adhesion between glass and glass or between glass and the means used to shape it, hold it or support it
- C03B40/02—Preventing adhesion between glass and glass or between glass and the means used to shape it, hold it or support it by lubrication; Use of materials as release or lubricating compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- 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
- C03B11/084—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/02—Press-mould materials
- C03B2215/08—Coated press-mould dies
- C03B2215/14—Die top coat materials, e.g. materials for the glass-contacting layers
- C03B2215/24—Carbon, e.g. diamond, graphite, amorphous carbon
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 プレス成形後に、成形品あるいは型の、如何
なる損傷も伴わずに、従来より高い温度で、成形品と型
とを離すことができ、成形時間を短縮でき、成形品のコ
スト低減を実現したガラス光学素子成形用型を提供す
る。 【解決手段】 ガラス光学素子のプレス成形に際して、
ガラス光学素子の光学機能面に転写する型の成形面を、
水素化アモルファス炭素膜（ａ：ｃ：Ｈ膜）で被覆する
と共に、前記水素化アモルファス炭素膜の表面近傍にお
いて、水素をアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素
から選ばれる１種以上とイオン交換してあることを特徴
とする。
なる損傷も伴わずに、従来より高い温度で、成形品と型
とを離すことができ、成形時間を短縮でき、成形品のコ
スト低減を実現したガラス光学素子成形用型を提供す
る。 【解決手段】 ガラス光学素子のプレス成形に際して、
ガラス光学素子の光学機能面に転写する型の成形面を、
水素化アモルファス炭素膜（ａ：ｃ：Ｈ膜）で被覆する
と共に、前記水素化アモルファス炭素膜の表面近傍にお
いて、水素をアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素
から選ばれる１種以上とイオン交換してあることを特徴
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、軟化した
ガラス素材をプレス成形することで、非球面レンズなど
の高精度なガラス光学素子を製造できるプレス成形用型
に関するものである。
ガラス素材をプレス成形することで、非球面レンズなど
の高精度なガラス光学素子を製造できるプレス成形用型
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】軟化したガラス素材からプレス成形によ
ってレンズなどの光学素子を製造する技術は、従来のレ
ンズの製造において必要とされた、研磨工程などの面倒
な工程をなくし、簡単かつ安価に、光学素子を製造する
ことを可能にした。特に、最近は、非球面レンズなどの
光学素子のみならず、プリズム、その他の、種々な光学
素子の製造にも、プレス成形法が採用されるようになっ
てきた。
ってレンズなどの光学素子を製造する技術は、従来のレ
ンズの製造において必要とされた、研磨工程などの面倒
な工程をなくし、簡単かつ安価に、光学素子を製造する
ことを可能にした。特に、最近は、非球面レンズなどの
光学素子のみならず、プリズム、その他の、種々な光学
素子の製造にも、プレス成形法が採用されるようになっ
てきた。
【０００３】このようなガラスの光学素子のプレス成形
において使用される型材には、耐擦傷性、耐熱性、離型
性、鏡面加工性などに優れた性質の材料が、更には、成
形に適した熱物性を有する材料が用いられる必要があ
る。そこで、従来、この種の型材として、金属、合金、
セラミックスを採用するか、あるいは、それらを型材の
成形表面にコーティングしたものが、数多くの提案がさ
れている。
において使用される型材には、耐擦傷性、耐熱性、離型
性、鏡面加工性などに優れた性質の材料が、更には、成
形に適した熱物性を有する材料が用いられる必要があ
る。そこで、従来、この種の型材として、金属、合金、
セラミックスを採用するか、あるいは、それらを型材の
成形表面にコーティングしたものが、数多くの提案がさ
れている。
【０００４】その幾つかの例を挙げるならば、型材料と
して、特開昭４９−５１１１２号公報には、１３Ｃｒマ
ルテンサイト鋼が提示され、特開昭５２−４５６１３号
公報には、ＳｉＣ及びＳｉ3 Ｎ4 が提示され、特開昭６
０−２４６２３０号公報には、超硬合金の型材料に、貴
金属をコーティングしたものが提示され、また、特開昭
６１−１３６９２８号公報には、金属とセラミックスか
らなる複合材母材上に窒化物、酸化物および金属の中間
層を介して貴金属を形成した材料が提案されている。ま
た、特開昭６０−８１０３２号公報には、ガラス状カー
ボン、炭化珪素、窒化珪素、サイアロンの型材料が提案
されている。
して、特開昭４９−５１１１２号公報には、１３Ｃｒマ
ルテンサイト鋼が提示され、特開昭５２−４５６１３号
公報には、ＳｉＣ及びＳｉ3 Ｎ4 が提示され、特開昭６
０−２４６２３０号公報には、超硬合金の型材料に、貴
金属をコーティングしたものが提示され、また、特開昭
６１−１３６９２８号公報には、金属とセラミックスか
らなる複合材母材上に窒化物、酸化物および金属の中間
層を介して貴金属を形成した材料が提案されている。ま
た、特開昭６０−８１０３２号公報には、ガラス状カー
ボン、炭化珪素、窒化珪素、サイアロンの型材料が提案
されている。
【０００５】更に、近年の薄膜技術の進歩に従い、特開
昭６１−１８３１３４号公報には、超硬合金上にダイヤ
モンド薄膜あるいはダイヤモンド状炭素膜を形成した型
材料が提案されている。
昭６１−１８３１３４号公報には、超硬合金上にダイヤ
モンド薄膜あるいはダイヤモンド状炭素膜を形成した型
材料が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭６１−
１８３１３４号公報に開示されている、超硬合金上にダ
イヤモンド薄膜あるいはダイヤモンド状炭素膜を形成し
て離型性を得る試み、あるいは、特開昭６０−２４６２
３０号公報に開示されている、超硬合金上に貴金属を形
成して離型性を得る試みは、プレス成形後、この温度を
超えて強制的に成形品と型とを離した場合に、成形品あ
るいは型が破損する温度、所謂、離型可能温度が低すぎ
るという欠点があった。特に、連続成形初期ｓｈｏｔで
成形品の肉厚が薄い場合、型と成形品が付着し易くな
る。
１８３１３４号公報に開示されている、超硬合金上にダ
イヤモンド薄膜あるいはダイヤモンド状炭素膜を形成し
て離型性を得る試み、あるいは、特開昭６０−２４６２
３０号公報に開示されている、超硬合金上に貴金属を形
成して離型性を得る試みは、プレス成形後、この温度を
超えて強制的に成形品と型とを離した場合に、成形品あ
るいは型が破損する温度、所謂、離型可能温度が低すぎ
るという欠点があった。特に、連続成形初期ｓｈｏｔで
成形品の肉厚が薄い場合、型と成形品が付着し易くな
る。
【０００７】このように、十分に低い温度まで冷却しな
ければ、良好な離型ができないのでは、成形時間も長く
なり、成形装置の駆動率も低下する。
ければ、良好な離型ができないのでは、成形時間も長く
なり、成形装置の駆動率も低下する。
【０００８】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
ので、プレス成形後に、成形品あるいは型の、如何なる
損傷も伴わずに、従来より高い温度で、成形品と型とを
離すことができ、成形時間を短縮でき、成形品のコスト
低減を実現したガラス光学素子成形用型を提供すること
を目的とする。
ので、プレス成形後に、成形品あるいは型の、如何なる
損傷も伴わずに、従来より高い温度で、成形品と型とを
離すことができ、成形時間を短縮でき、成形品のコスト
低減を実現したガラス光学素子成形用型を提供すること
を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
ガラス光学素子のプレス成形に際して、ガラス光学素子
の光学機能面に転写する型の成形面を、水素化アモルフ
ァス炭素膜（ａ：ｃ：Ｈ膜）で被覆すると共に、前記水
素化アモルファス炭素膜の表面近傍において、水素をア
ルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素から選ばれる１
種以上とイオン交換してあることを特徴とする。
ガラス光学素子のプレス成形に際して、ガラス光学素子
の光学機能面に転写する型の成形面を、水素化アモルフ
ァス炭素膜（ａ：ｃ：Ｈ膜）で被覆すると共に、前記水
素化アモルファス炭素膜の表面近傍において、水素をア
ルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素から選ばれる１
種以上とイオン交換してあることを特徴とする。
【００１０】この場合、好ましくは、アルカリ金属元
素、および、アルカリ土類金属元素が、Ｌｉ、Ｎａ、
Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれたものであ
るとよい。
素、および、アルカリ土類金属元素が、Ｌｉ、Ｎａ、
Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれたものであ
るとよい。
【００１１】これにより、型から成形品を離型する温度
を、これまでより高くでき、型と成形品の付着、あるい
は、成形品の割れ、融着が起こらず、成形時間の短縮が
可能である。
を、これまでより高くでき、型と成形品の付着、あるい
は、成形品の割れ、融着が起こらず、成形時間の短縮が
可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係わる光学素子
成形用型の一つの実施の形態を、模式的に示すものであ
る。図１において、符号７０は超硬合金を用いた型母
材、７１は成形面に被覆した硬質窒化物あるいは硬質炭
化物の膜、７２は水素化アモルファス炭素膜、７３はそ
の水素化アモルファス炭化膜７２の表面７３の近傍にお
ける水素元素をアルカリ金属またはアルカリ土類金属と
イオン交換した層である。
成形用型の一つの実施の形態を、模式的に示すものであ
る。図１において、符号７０は超硬合金を用いた型母
材、７１は成形面に被覆した硬質窒化物あるいは硬質炭
化物の膜、７２は水素化アモルファス炭素膜、７３はそ
の水素化アモルファス炭化膜７２の表面７３の近傍にお
ける水素元素をアルカリ金属またはアルカリ土類金属と
イオン交換した層である。
【００１３】このような成型用型７５を構成するには、
先ず、母材となるバインダレス超硬合金を所定の形状に
加工した後、ガラス接触部となる成形面に、反応性イオ
ンプレーティングあるいは反応性スパッタリングの手段
により、硬質窒化物（ＴｉＮ、ＴａＮ、ＨｆＮなど）あ
るいは硬質炭化物（ＴｉＣ、ＴａＣ、ＨｆＣ、ＳｉＣな
ど）の膜７１を約２μｍ、形成し、その上にＣＨ４とＨ
２ガスを前駆体としたイオンビーム成膜法により、水素
化アモルファス炭素膜（ａ：ｃ：Ｈ膜）７２を、０．１
μｍ程、形成する。
先ず、母材となるバインダレス超硬合金を所定の形状に
加工した後、ガラス接触部となる成形面に、反応性イオ
ンプレーティングあるいは反応性スパッタリングの手段
により、硬質窒化物（ＴｉＮ、ＴａＮ、ＨｆＮなど）あ
るいは硬質炭化物（ＴｉＣ、ＴａＣ、ＨｆＣ、ＳｉＣな
ど）の膜７１を約２μｍ、形成し、その上にＣＨ４とＨ
２ガスを前駆体としたイオンビーム成膜法により、水素
化アモルファス炭素膜（ａ：ｃ：Ｈ膜）７２を、０．１
μｍ程、形成する。
【００１４】その後、型母材７０を所定の溶融塩に浸
し、膜７２の表面近傍の水素をアルカリ金属またはアル
カリ土類金属とイオン交換して、層７３を構成する。こ
の溶融塩とイオン交換されたアルカリ金属またはアルカ
リ土類金属については、表１に開示されている。
し、膜７２の表面近傍の水素をアルカリ金属またはアル
カリ土類金属とイオン交換して、層７３を構成する。こ
の溶融塩とイオン交換されたアルカリ金属またはアルカ
リ土類金属については、表１に開示されている。
【００１５】
【表１】 図２は、図１の成形用型を用いて成形するための成形装
置の概略図であり、ここで、符号１は成形チャンバー、
２はガラス素材を予備加熱するための予熱用ヒーター、
３は搬送軸、４はガラスホルダー、５はガラス素材であ
る。予熱用ヒーター２はガラス素材を集中的に加熱する
のに適当な形状を有し、適当な位置に取り付けられてお
り、また、ガラスホルダー４には、高温のガラスとの融
着を防ぐために、高密度の炭素材が使用されている。
置の概略図であり、ここで、符号１は成形チャンバー、
２はガラス素材を予備加熱するための予熱用ヒーター、
３は搬送軸、４はガラスホルダー、５はガラス素材であ
る。予熱用ヒーター２はガラス素材を集中的に加熱する
のに適当な形状を有し、適当な位置に取り付けられてお
り、また、ガラスホルダー４には、高温のガラスとの融
着を防ぐために、高密度の炭素材が使用されている。
【００１６】なお、符号６はシリンダー、７は上軸、８
はシリンダー、９は下軸、１０は上型部材、１１は下型
部材、１２は胴型、１３はヒーター、１４は搬送軸、１
５は吸着治具である。 ［実施例１］この成形装置を用いて、プレス成形の成果
を検証するために、以下のような手順で、ガラス素材か
ら光学素子を成形することにする。なお、成形用ガラス
素材としては、溶融ガラスから直接作成した精密ゴブを
使用する。ガラスはＳＫ１２（ｎｄ＝１．５８３１３、
νｄ＝５９．４、Ｔｇ＝５５０℃ Ａｔ＝５８８℃）を
用いる。
はシリンダー、９は下軸、１０は上型部材、１１は下型
部材、１２は胴型、１３はヒーター、１４は搬送軸、１
５は吸着治具である。 ［実施例１］この成形装置を用いて、プレス成形の成果
を検証するために、以下のような手順で、ガラス素材か
ら光学素子を成形することにする。なお、成形用ガラス
素材としては、溶融ガラスから直接作成した精密ゴブを
使用する。ガラスはＳＫ１２（ｎｄ＝１．５８３１３、
νｄ＝５９．４、Ｔｇ＝５５０℃ Ａｔ＝５８８℃）を
用いる。
【００１７】先ず、レンズ成形素材である、所定形状の
ガラス素材（上述のＳＫ１２）５を、置換室（図示せ
ず）を経由して、搬送軸３を介して、ガラスホルダー４
により、Ｎ2 雰囲気に保った成形チャンバー１内に搬送
し、予熱用ヒーター２の直下の加熱ポイントに停止さ
せ、次いで、予熱用ヒーター２に通電して、ガラス素材
５を予熱する。そして、ガラスホルダー４を移動して、
下型１１上にガラスゴブを載置する。
ガラス素材（上述のＳＫ１２）５を、置換室（図示せ
ず）を経由して、搬送軸３を介して、ガラスホルダー４
により、Ｎ2 雰囲気に保った成形チャンバー１内に搬送
し、予熱用ヒーター２の直下の加熱ポイントに停止さ
せ、次いで、予熱用ヒーター２に通電して、ガラス素材
５を予熱する。そして、ガラスホルダー４を移動して、
下型１１上にガラスゴブを載置する。
【００１８】次に、ヒーター１３の通電電力を増加し
て、胴型１２を６３０℃に加熱し、上型１０を降下させ
て、所定圧力でプレス成形を行い、次いで、型を５５０
℃（Ｔｇ）まで、冷却する。その後、上型１０を上昇さ
せ、吸着治具１５で成形レンズを吸着し、置換室（図示
せず）を経由して取り出す。
て、胴型１２を６３０℃に加熱し、上型１０を降下させ
て、所定圧力でプレス成形を行い、次いで、型を５５０
℃（Ｔｇ）まで、冷却する。その後、上型１０を上昇さ
せ、吸着治具１５で成形レンズを吸着し、置換室（図示
せず）を経由して取り出す。
【００１９】以上のプレス成形工程を連続して繰り返
し、プレス成形によるレンズの製造を行うのである。そ
の成果は、以下に示す表２の通りである。
し、プレス成形によるレンズの製造を行うのである。そ
の成果は、以下に示す表２の通りである。
【００２０】
【表２】 プレス成形後の冷却時の、上型１０を上昇させる際の温
度（離型温度）は、成形レンズの面転写形状（面精度）
を低下させないために、ガラスのＴｇ以下にする必要が
あるが、成形のタクトタイムを短くして、生産性を向上
させるためには、その範囲内で、できるだけ離型温度を
高く設定することが重要である。
度（離型温度）は、成形レンズの面転写形状（面精度）
を低下させないために、ガラスのＴｇ以下にする必要が
あるが、成形のタクトタイムを短くして、生産性を向上
させるためには、その範囲内で、できるだけ離型温度を
高く設定することが重要である。
【００２１】この点を考慮すると、イオン交換を行った
本発明の光学素子成型用型では、初期ｓｈｏｔの成形か
ら、離型温度が５５０℃（Ｔｇ）付近でも、良好な離型
ができるが、一方、イオン交換を行わない型では、離型
温度を４９０℃付近まで下げないと、良好な離型ができ
ず、型と成型品との付着が発生し、タクトタイムを短く
した連続成形に支障をきたすことになる。
本発明の光学素子成型用型では、初期ｓｈｏｔの成形か
ら、離型温度が５５０℃（Ｔｇ）付近でも、良好な離型
ができるが、一方、イオン交換を行わない型では、離型
温度を４９０℃付近まで下げないと、良好な離型ができ
ず、型と成型品との付着が発生し、タクトタイムを短く
した連続成形に支障をきたすことになる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ガラス
光学素子のプレス成形に際して、ガラス光学素子の光学
機能面に転写する型の成形面を、水素化アモルファス炭
素膜（ａ：ｃ：Ｈ膜）で被覆すると共に、前記水素化ア
モルファス炭素膜の表面近傍において、水素をアルカリ
金属元素、アルカリ土類金属元素から選ばれる１種以上
とイオン交換してあるから、プレス成形後、成型品と型
とを離す際の温度（離型温度）を、従来のそれよりも高
温にでき、しかも、型と成型品の付着力が非常に小さい
ので、成型品に割れ、融着などの不都合が避けられ、成
形タクトを短縮して、成形品のコストを低減できる。
光学素子のプレス成形に際して、ガラス光学素子の光学
機能面に転写する型の成形面を、水素化アモルファス炭
素膜（ａ：ｃ：Ｈ膜）で被覆すると共に、前記水素化ア
モルファス炭素膜の表面近傍において、水素をアルカリ
金属元素、アルカリ土類金属元素から選ばれる１種以上
とイオン交換してあるから、プレス成形後、成型品と型
とを離す際の温度（離型温度）を、従来のそれよりも高
温にでき、しかも、型と成型品の付着力が非常に小さい
ので、成型品に割れ、融着などの不都合が避けられ、成
形タクトを短縮して、成形品のコストを低減できる。
【００２３】また、イオン交換される水素化アモルファ
ス炭素膜の表面では、アルカリ金属元素、および、アル
カリ土類金属元素が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒおよびＢａから選ばれたものであるから、成型品の外
観が良好で、しかも、実用的な型表面の耐久性を得るこ
とができる。
ス炭素膜の表面では、アルカリ金属元素、および、アル
カリ土類金属元素が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒおよびＢａから選ばれたものであるから、成型品の外
観が良好で、しかも、実用的な型表面の耐久性を得るこ
とができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態で用いた成形用型の
概略図を示す。
概略図を示す。
【図２】同じく、上記実施の形態で用いた装置の概略図
を示す。
を示す。
１ 成形チャンバー ２ 予熱ヒーター ３ 搬送軸 ４ ガラスホルダー ５ ガラス素材 ６ シリンダー ７ 上軸 ８ シリンダー ９ 下軸 １０ 上型部材 １１ 下型部材 １２ 胴型 １３ ヒーター １４ 搬送軸 １５ 吸着治具 ７０ 型母材 ７１ 硬質窒化物（硬質炭化物）膜 ７２ 水素化アモルファス炭素膜
Claims (2)
- 【請求項１】 ガラス光学素子のプレス成形に際して、
ガラス光学素子の光学機能面に転写する型の成形面を、
水素化アモルファス炭素膜（ａ：ｃ：Ｈ膜）で被覆する
と共に、前記水素化アモルファス炭素膜の表面近傍にお
いて、水素をアルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素
から選ばれる１種以上とイオン交換してあることを特徴
とするガラス光学素子成形用型。 - 【請求項２】 アルカリ金属元素、および、アルカリ土
類金属元素が、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒおよ
びＢａから選ばれたものであることを特徴とするガラス
光学素子成形用型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP554896A JPH09194217A (ja) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | ガラス光学素子成形用型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP554896A JPH09194217A (ja) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | ガラス光学素子成形用型 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09194217A true JPH09194217A (ja) | 1997-07-29 |
Family
ID=11614254
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP554896A Pending JPH09194217A (ja) | 1996-01-17 | 1996-01-17 | ガラス光学素子成形用型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09194217A (ja) |
-
1996
- 1996-01-17 JP JP554896A patent/JPH09194217A/ja active Pending
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