JPH09278456A - 光学素子の成形用型及びその製造方法及び光学素子の 成形方法 - Google Patents

光学素子の成形用型及びその製造方法及び光学素子の 成形方法

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JPH09278456A
JPH09278456A JP7902396A JP7902396A JPH09278456A JP H09278456 A JPH09278456 A JP H09278456A JP 7902396 A JP7902396 A JP 7902396A JP 7902396 A JP7902396 A JP 7902396A JP H09278456 A JPH09278456 A JP H09278456A
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典弘 山田
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一成 賀川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、安価な光学素子の成形用型を提供
することを目的とする。 【解決手段】 本発明に係る光学素子の成形用型7は、
加熱軟化した成形素材4を成形用金型で押圧することに
より、光学素子を成形する光学素子の成形用金型であっ
て、上記成形用金型7はガラス遷移挙動を示す非晶質材
であり、ガラス素材のガラス遷移温度をGTg、上記成
型用金型7の成形に用いられるブランクの融点をBT
m、上記成形用金型7の結晶化開始温度をTxとする
と、上記成形用金型7のガラス遷移温度Tgが、GTg
<Tg<BTm、Tg<Txで示す範囲であることを特
徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子の成形用
型及びその製造方法及び光学素子の成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高精度の光学ガラス素子を加圧成形して
製造するための金型材料としては高温でもガラスに対し
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、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に、繰り返し成形が行
えるように耐熱衝撃性に優れ、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】これらの条件をある程度満足する金型材料
として、例えば、特開昭60−176928号公報や特
開昭60−195026号公報では超硬合金やSiCを
母材に用いることが開示されている。
【0004】一方、表面層に関しては、特開昭63−2
3822号公報において、窒化クロムや炭化クロム等の
クロム化合物を用いることが開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光学ガ
ラス素子の成形用型は母材を焼結により形成した後、外
形を研削加工して所定の形状に仕上げ、成形面の研削及
び研磨加工を行い、型表面に成膜する必要があり、型が
完成するまでの工数が多い。
【0006】また、型の母材となる超硬合金及びセラミ
ック材は結晶化されているため、格子欠陥及び粒界等が
あり、研磨加工により満足な面精度を得るためには困難
を要する。
【0007】上記に示す通り、型加工は難しく、長時間
かかるため、コスト高になり、成形された光学素子も高
価になるという課題があった。
【0008】請求項1、2記載の発明は、安価な成形用
型を提供することを目的とする。請求項3、4記載の発
明は、一つの成形用型で多種の光学素子を安価に成形可
能な成形用金型の製造方法を提供することを目的とす
る。請求項5、6記載の発明は、ガラス遷移挙動を示す
非晶質材を用いて成形される光学素子を提供することを
目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明に係
る光学素子の成形用型は、ガラス遷移挙動を示す非晶質
材を使用した事を特徴とするものである。
【0010】請求項2記載の発明に係る光学素子の成形
用型は、加熱軟化したガラス素材を一対の成形用型で押
圧することにより、光学素子を成形する光学素子の成形
用型であって、上記成形用型はガラス遷移挙動を示す非
晶質材であり、ガラス素材のガラス遷移温度をGTg、
上記成型用型の成形に用いられるブランクの融点をBT
m、上記成形用型の結晶化開始温度をTxとすると、上
記成形用型のガラス遷移温度Tgが、GTg<Tg<B
Tm、Tg<Txで示す範囲であることを特徴とするも
のである。
【0011】請求項3記載の発明に係る光学素子の成形
用型の製造方法は、ガラス遷移挙動を示す非晶質材を使
用し、成形により製造する事を特徴とするものである。
【0012】請求項4記載の発明に係る光学素子の成形
用型の製造方法は、ガラス素材を加熱軟化し一対の成形
用型で押圧することにより、光学素子を成形する光学素
子の成形用型の製造方法において、上記成型用型のガラ
ス遷移温度Tgとし、上記成型用型の結晶化開始温度を
Txとすると、上記成形用型を温度T(Tg<T<T
x)に加熱する工程と、所望の光学素子と同形状のブラ
ンクを上記成形用型で押圧して上記成形用型の成形面を
形成する工程とを含むことを特徴とするものである。
【0013】請求項5記載の発明に係る光学素子の成形
方法は、ガラス遷移挙動を示す非晶質材を使用した光学
素材成形用型を用いてプレス成形することを特徴とする
ものである。
【0014】請求項6記載の発明に係る光学素子の成形
方法は、ガラス素材を加熱軟化し一対の成形用型で押圧
することにより、光学素子を成形する光学素子の成形方
法において、上記成形用型はガラス遷移挙動を示す非晶
質材であり、ガラス素材のガラス遷移温度をGTg、上
記成形用型のガラス遷移温度をTg、上記成型用型の成
形に用いられるブランクの融点をBTm、上記成形用型
の結晶化開始温度をTxとすると、上記成形用型のガラ
ス遷移温度Tgが、GTg<Tg<BTm、Tg<Tx
で示す範囲であり、この成形用型を温度T’(GTg≦
T’<Tg)に加熱し光学素子を成形することを特徴と
するものである。
【0015】請求項1記載の発明に係る光学素子の成形
用型は、ガラス遷移挙動を示す非晶質材を使用したもの
であり、この非晶質材のガラス化遷移温度以上、結晶化
温度未満の範囲内の温度に加熱したときに現れる過冷却
液体状態における粘性流動によって成形することができ
るので、切削による後加工が不要になる。
【0016】請求項2記載の発明に係る光学素子の成形
用型は、成形用型のガラス遷移温度Tgが成形用型の結
晶化開始温度Txより低いため、TgからTxの温度範
囲で非晶質材である成形用型が過冷却液体状態となり、
上記成形用型でブランクを押圧した時、上記成形用型の
ガラス遷移温度Tgがブランクの融点BTmより低いた
め成形用型は過冷却液体状態でブランクによって固化し
ていることで、上記成形用型の成形面が形成される。
【0017】また、上記成形用型でガラス素材を押圧し
た時は、上記成形用型のガラス遷移温度Tgがガラス素
材のガラス遷移温度GTgより高いため、ガラス素材が
過冷却液体状態で上記成形用型によって固化しているこ
とで、光学素子が成形される。
【0018】請求項3記載の発明に係る光学素子の成形
用型の製造方法によれば、ガラス遷移挙動を示す非晶質
材を金型内で押圧成形することで、光学素子の成形用型
を製造する方法であり、この製造方法によれば、成形面
の研磨を除き後加工が不要で精密な形状精度の成形用型
を得ることができる。
【0019】請求項4記載の発明に係る光学素子の成形
用型の製造方法によれば、ブランクを成形用型で押圧す
る度に、成形用型の成形面を所望の形状に変化させるこ
とができ、ブランクを多種用意することで一つの成形用
型で多種の光学素子を成形することが可能となる。
【0020】請求項5記載の光学素子の成形方法は、ガ
ラス遷移挙動を示す非晶質材を成形用型に用いて、ガラ
ス素材をその転移点以上に加熱軟化して、ガラス素材の
転移点付近に加熱された成形用型により、プレス成形し
ガラス素材を冷却して光学素子を製造できる。
【0021】請求項6の作用は、上記成形用型でガラス
素材を押圧する際、上記成形用型を上記成形用型のガラ
ス遷移温度Tgより低い温度で加熱することにより、成
形用型が変形することを防止し、上記成形用型をガラス
素材のガラス遷移温度GTgより高い温度で加熱するこ
とにより、上記成形用型でガラス素材を押圧し、所望の
光学素子を成形することを可能とするものである。
【0022】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
【0023】(実施の形態1) (構成)Zrが55%、Cuが30%、Alが10%、
Niが5%(数値は原子%)の組成を有する、溶融合金
を作り、図1に示すように、この溶融合金を鋳造装置1
の湯口2より銅製鋳型3に鋳込み急冷させて非晶質成形
素材4を得た。冷却終了後、図2に示すように、得よう
とするガラス成形用金型7に対応する形状の成形用金型
5内に非晶質成形素材4を移し、再度その非晶質成形素
材4のガラス遷移温度Tgと結晶化温度Tx間の温度に
加熱(本実施の形態1では470℃)する。尚、図1、
図2中、16はヒータである。
【0024】温度安定後、移動型6を下動させ50MP
aの圧力で成形し、この非晶質成形素材4のガラス遷移
温度Tg以下まで冷却させ、この後、成形用金型5内か
ら取り出しガラス成形用金型7とする。成形により得ら
れたガラス成形用金型7は、前記成形用金型5の形状を
正確に再現しており、形状精度0.5μmの形状精度で
あった。このガラス成形用金型7の成形面7aを研磨加
工により形状精度0.1μmに仕上げ、ガラス成形用金
型7を完成させた。
【0025】図3は、上述の工程で得られたガラス成形
用金型7を用いたガラス成形装置を示すものであり、加
熱炉8、上型9、下型10、上型用ヒータ11、下型用
ヒータ12、搬送用アーム13、搬送皿14を備えて構
成されている。
【0026】(作用)上記構成のガラス成形装置によ
り、直径10mmで両平面を有するSF系のガラス素材
15を搬送皿14に載置して搬送アーム13に保持さ
せ、加熱炉8内で450℃まで加熱する。この後、非酸
化性雰囲気にされた成形室17の上型9、下型10間に
搬送用アーム13の動作でガラス素材15を搬送する。
【0027】搬送終了後、型温400℃に設定された上
型9、下型10の可動により、80MPaの圧力で成形
される。その後、成形室外に搬出され搬送皿14から成
形された光学素子が取り出される。以上の工程により、
成形された光学素子の面精度は高精度であり、微小焼き
付きによるガラスの欠落などなく良好であった。ガラス
成形用金型7においても損傷、劣化がなかった。
【0028】(効果)本実施の形態1のガラス成形用金
型7によれば、金型形状を成形によって高精度に製作す
ることができるので、焼結、研削工程が不要になる。
尚、本実施の形態1ではZr55Cu30Al10Ni5 をガ
ラス成形用金型の材科として使用したが、ガラス遷移挙
動を示す非晶質材であれば他の材料でも良い。また、本
実施の形態1では成形面に表面層を施さなかったが必要
に応じて成形面に膜付けをしても良い。
【0029】(実施の形態2) (構成)Zrが55%、Cuが30%、Alが10%、
Niが5%(数値は原子%)の組成を有する、溶融合金
を作り、図1に示すように、この溶融合金を鋳造装置1
の湯口2より銅製鋳型3に鋳込み急冷させて非晶質成形
素材4を得た。冷却終了後、図2に示すように、得よう
とするガラス成形用金型7に対応する形状の成形用金型
5内に非晶質成形素材4を移し、再度その非晶質成形素
材4のガラス遷移温度Tgと結晶化温度Tx間の温度に
加熱(本実施の形態2では470℃)する。
【0030】温度安定後、移動型6を下動させ50MP
aの圧力で成形し、この非晶質成形素材4のガラス遷移
温度Tg以下まで冷却させ、この後、成形用金型5内か
ら取り出しガラス成形用金型7とする。成形により得ら
れたガラス成形用金型7は、前記成形用金型5の形状を
正確に再現しており、形状精度0.5μmの形状精度で
あった。このガラス成形用金型7の成形面7aを加工に
より形状精度0.1μmに仕上げ、ガラス成形用金型7
を完成させた。
【0031】このガラス成形用金型7を非酸化性雰囲気
中で600℃で2時間熱処理を行い非晶質材を結晶化さ
せた。
【0032】(作用)図3に示す実施の形態1と同様構
成のガラス成形装置により、直径10mmで両平面を有
するLa系のガラス素材15を搬送皿14に載置して搬
送アーム13に保持させ、加熱炉8内で700℃まで加
熱する。この後、非酸化性雰囲気にされた成形室17の
上型9、下型10間に搬送用アーム13の動作で、ガラ
ス素材15を搬送する。
【0033】搬送終了後、型温610℃に設定された上
型9、下型10の可動により、80MPaの圧力で成形
される。その後、成形室外に搬出され搬送皿14から成
形された光学素子が取り出される。以上の工程により、
成形された光学素子の面精度は高精度であり、微小焼き
付きによるガラスの欠落などなく良好であった。ガラス
成形用金型7においても損傷、劣化がなかった。
【0034】(効果)本実施の形態2のガラス成形用金
型7によれば、金型形状を成形によって高精度に製作す
ることができるので、焼結、研削工程が不要になる。
尚、本実施の形態2では非晶質材を結晶化させることに
より、金型材質のガラス遷移温度以上の転移点をもつガ
ラスにおいても金型を変形させずに成形を行うことがで
きる。
【0035】本実施の形態2では、Zr55Cu30Al10
Ni5 をガラス成形用金型の材科として使用したが、ガ
ラス遷移挙動を示す非晶質材であれば他の材料でも良
い。また、本実施の形態1では成形面に表面層を施さな
かったが必要に応じて成形面に膜付けをしても良い。
【0036】(実施の形態3) (構成)Zrが55%、Cuが30%、Alが10%、
Niが5%(数値は原子%)の組成を有する、溶融合金
を作り、図4に示すように、この溶融合金を鋳造装置1
の湯口2よりガラス成形用金型27の成形面上の非球面
形状の近似形状部23aを有する銅製鋳型23に鋳込み
急冷させて非晶質成形素材24を得た。
【0037】冷却終了後、図5に示すように、得ようと
するガラス成形用金型27に対応する形状の成形用金型
25内に非晶質成形素材24を移し、再度その非晶質素
材24のガラス遷移温度Tgと結晶化温度Tx間の温度
に加熱(本実施の形態3では470℃)する。
【0038】温度安定後、所望の非球面形状26aを有
する移動型26を下動させ、40MPaの圧力で押圧成
形した後、その非晶質成形素材のガラス遷移温度Tg以
下まで冷却させ成形形用金型25から取り出す。成形に
より得られたガラス成形用金型27は、成形用金型2
5、移動型26の形状を正確に再現しており、非球面の
形状精度は0.2μmの形状精度であった。
【0039】(作用)このようにして得られたガラス成
形用金型27を用いて、実施の形態1と同様の成形方法
により成形を行った結果、得られた光学素子の面精度は
高精度であり、微小焼き付きによるガラスの欠落等なく
良好であった。また、ガラス成形用27においても損
傷、劣化がなかった。
【0040】(効果)本実施の形態3のガラス成形用金
型27によれば、金型形状を成形によって高精度に作製
することができるので、焼結、研削工程が不要になる。
また、成形面も成形により製作することができるので、
移動型26の成形面26aを一度加工すれば成形面の研
削、研磨加工なしで同形状のガラス成形用金型を繰り返
しを製造することが可能となり、金型コストを低減する
ことができる。
【0041】尚、本実施の形態3ではZr55.5Cu30
10Ni5 をガラス成形用金型の材料として使用した
が、ガラス遷移挙動を示す非晶質材であれば他の材料で
も良い。また、本実施の形態3では成形面に表面層を施
さなつかたが必要に応じて成形面に膜付けをしても良
い。さらに、実施の形態3では成形面を非球面形状とし
たが、アナモフィック、回折格子等の加工性の悪い形状
を成形面形状とでする場合、更に効果が期待できる。
【0042】(実施の形態4) (構成)図6、図7は溶融合金101から原形成形用型
116及び117を鋳造する鋳造装置の断面図を示す。
図8乃至図10及び図11乃至図13は成形用型及び光
学素子の成形装置の断面図を示す。図6において、Co
68.8Fe4.2 Si1512(数値は原子%)の組成を有す
る溶融合金101は中空円筒形であり、外周にヒーター
102を備えたプランジャースリーブ103の内部に挿
入される。
【0043】プランジャー104は、プランジャースリ
ーブ103の内径に嵌合する形状であり、図示しないエ
アーシリンダによりプランジャースリーブ103内部を
上下動する。鋳型105は銅製であり、上部に排気口1
06が設けられ、下部はプランジャースリーブ103の
上部に接合されている。上述した鋳造により得られた原
形成形用型116及び117は、図8乃至図10に示さ
れるブランク115を押圧することにより、成形面11
2a及び113aを有する上型112及び下型113に
なる。
【0044】従って、原形成形用型116及び117の
ブランク成形により、将来成形面となる部分(押圧面)
116a及び117aは平面もしくは球面でよい。
【0045】本実施の形態4では、所望の光学素子が凸
型両面非球面レンズであるため、将来成形面となる部分
116a及び117aは上記非球面の近似球面とした。
図8乃至図10において、ブランク115は保持部材1
08に載置され、搬送装置109により、加熱炉110
から成形室111の内部まで移動可能である。
【0046】二つの原形成形用型116及び117は、
成形室111の内部で対向配置されており、各々の外周
に上型ヒーター114及び下型ヒーター119を備えて
いる。原形成形用型117は、図示してないエアーシリ
ンダにより上下動力可能となっている。また、成形室1
11の内部は、非酸化性雰囲気で満たされている。
【0047】ブランク115は、ニオブ(Nb)からな
りその融点BTmは2520℃である。また、ブランク
115の原形成形用型116及び117の押圧面116
a及び117aに当接する部分115a及び115bの
形状は所望の光学素子118の光学機能面と同形状であ
り、また、上記ブランク115の上記原形成形用型11
6及び117の押圧面116a及び117aに当接する
部分115a及び115bは研磨されている。
【0048】図11乃至図13において、ガラス素材1
07は保持部材108に載置され搬送装置109によ
り、加熱炉110から成形室111内部まで移動可能と
なっている。
【0049】上型112及び下型113は成形室111
の内部で対向配置されており、各々外周に上型ヒーター
114及び下型ヒーター119を備えている。下型11
3は図示しないエアーシリンダにより上下動が可能であ
る。また、成形室111の内部は非酸化性雰囲気で満た
されている。ガラス素材107は、重フリント系ガラス
であり、そのガラス遷移温度GTgは393℃、軟化温
度は449℃である。
【0050】なお、図8乃至図10及び図11乃至図1
3に示される成形装置は、ブランク115とガラス素材
107、原形成形用型116及び117と上型112及
び下型113との差異以外は同一の構成となっている。
【0051】(作用)図6において、Co68.8Fe4.2
Si1512(数値は原子%)の組成を有する溶融合金1
01は、プランジャースリーブ103の内部に挿入さ
れ、プランジャースリーブ103の外周に設けられたヒ
ーター102により780℃に加熱される。加熱された
溶融合金101はプランジャー104により鋳型105
の内部へ圧力60MPa、最大射出速度2.0m/sで
押し出される。圧力保持を0.05秒程行い、鋳型10
5は常温なので溶融合金101は急冷される。その後プ
ランジャー104の圧力を0Paにして30分程放置し
た。
【0052】このような鋳造により得られた原形成形用
型116及び117はガラス遷移挙動を示す非晶質材で
あり、ガラス遷移温度Tgは450℃、結晶化開始温度
Txは512℃である。図8において、鋳造により得ら
れた原形成形用型116及び117を成形室111の内
部に対向配置する。一方、ブランク115は保持部材1
08に載置し加熱炉110により510℃まで加熱され
る。
【0053】次に、図9に示すように、加熱された上記
ブランク115を対向配置の二つの原形成形用型116
及び117との間に搬送装置109により移動する。上
型ヒーター114及び下型ヒーター119により原形成
形用型116及び117は各々予め原形成形用型116
及び117が過冷却状態にある温度(ガラス遷移温度T
g450℃と結晶化開始温度Tx512℃との間の温
度)490℃に加熱されている。搬送終了後、原形成形
用型117が図示されていないエアーシリンダにより上
方に移動し、ブランク115を上記原形成形用型116
及び117とで圧力10MPaで押圧する。
【0054】次に、図10に示すように、上記圧力を4
0秒間保持し、その後に原形成形用型117を図示しな
いエアーシリンダにより下方に移動しブランク115か
ら離型する。すると、原形成形用型116及び117は
ブランク115の研磨面115a及び115b、即ち、
光学素子118の光学機能面118a及び118bの反
転した形状が転写した成形面112a及び113aを有
する成形用型112及び113になる。接触式表面形状
測定機により測定された成形面112a及び113aの
転写精度は0.1μm以下であった。
【0055】次に、図11に示すように、上記ブランク
成形により得られた上型112及び下型113を成形室
111の内部に対向配置する。一方、ガラス素材107
は保持部材108に載置し加熱炉110により445℃
まで加熱される。そして、図12に示すように、加熱さ
れた上記ガラス素材107を対向配置する上型112及
び下型113との間に搬送装置9により移動する。
【0056】上型ヒーター114及び下型ヒーター11
9により上型112及び下型113は各々予めガラス素
材107が過冷却状態にある温度(ガラス遷移温度GT
g393℃以上の温度)400℃に加熱されている。搬
送終了後、下型113が図示しないエアーシリンダによ
り上方に移動し、ガラス素材107を上型112及び下
型113とで圧力65MPaで押圧する。図13におい
て、上記圧力を10秒間保持し、その後に下型113を
図示しないエアーシリンダにより下方に移動しガラス素
材107から離型する。すると、ガラス素材107を基
に、上型112及び下型113の成形面112a及び1
13aの反転した形状の、即ち、所望の形状の光学素子
118が得られる。
【0057】接触式表面形状測定機により測定された成
形面112a及び113aの転写精度は0.2μm以下
であった。また、原形成形用型116及び117が上型
112及び下型113になる際、原形成形用型116及
び117をブランク115により成形するため、上型1
12及び下型113の成形面112a及び113aの周
辺に若干の駄肉ができるがガラス素材107の成形には
支障がない。
【0058】(効果)本実施の形態4によれば、原形成
形用型116及び117がガラス遷移挙動を示す非晶材
であるため、上記原形成形用型116及び117でブラ
ンク115を押圧することでその成形面を形成すること
可能であり、よって、一つの成形用型で多種の光学素子
が成形可能となり、型の加工が短時間ですみ、かつ、型
材料が効率よく用いられるため、成形用型が安価になる
という効果がある。また、型加工コストの安い上記成形
用型116及び117を用いて成形することで、光学素
子118を安価に製造できる。
【0059】(実施の形態5) (構成)実施の形態5においては、図6に示す鋳造装置
において、Co75Si1015(数値は原子%)の組成を
有する溶融合金101は中空円筒形であり外周にヒータ
ー102を備えたプランジャースリーブ103の内部に
挿入される。プランジャー104はプランジャースリー
ブ103の内径に嵌合する形状であり、図示しないエア
ーシリンダによりプランジャースリーブ103の内部を
上下動する。鋳型105は銅製であり上部に排気口10
6が設けられ、下部はプランジャースリーブ103の上
部に接合されている。上記鋳造により得られた原形成形
用型116及び117は図8乃至図10に示されるブラ
ンク115を押圧することにより、成形面112a及び
113aを有する上型112及び下型113になる。
【0060】従って、原形成形用型116及び117の
ブランク成形により、将来成形面となる部分116a及
び117aは平面若しくは球面でよい。実施の形態5で
は所望の光学素子118が光学機能面118a、118
bを有する凸型両面非球面レンズであるため、将来成形
面となる部分116a及び117aは上記非球面の近似
球面とした。上記以外の構成は実施の形態4の場合と同
様である。
【0061】(作用)本実施の形態5において、既述し
た場合と同様、Co75Si1015の組成を有する溶融合
金101は図6に示すプランジャースリーブ103の内
部に挿入され、プランジャースリーブ103の外周に設
けられたヒーター102により750℃に加熱される。
加熱された上記溶融合金101はプランジャー104に
より鋳型105の内部へ圧力80MPa、最大射出速度
2.0m/sで押し出される。圧力保持を0.05秒程
行い、鋳型105は常温なので溶融合金101は急冷さ
れる。その後プランジャー104の圧力を0Paにして
30分程放置した。上記鋳造により得られた原形成形用
型116及び117はガラス遷移挙動を示す非晶質材で
あり、ガラス遷移湿度Tgは440℃、結晶化開始温度
Txは500℃である。
【0062】次に、図9に示すように、上記鋳造により
得られた原形成形用型116及び117を成形室111
の内部に対向配置する。一方、ブランク115は保持部
材108に載置し加熱炉110により500℃まで加熱
される。次に、図9に示すように、加熱された上記ブラ
ンク115を対向配置の二つの原形成形用型116及び
117の間に搬送装置109により移動する。上型ヒー
ター114及び下型ヒーター119により原形成形用型
116及び117は各々予め原形成形用型116及び1
17が過冷却状態にある温度(ガラス遷移温度Tg44
0℃と結晶化開始温度Tx500℃との間の温度)48
0℃に加熱されている。
【0063】搬送終了後、原形成形用型117が図示し
ないエアーシリンダにより上方に移動し、ブランク11
5を上記原形成形用型116及び117とで圧力20M
Paで押圧する。図10において、上記圧力を60秒間
保持し、その後に原形成形用型117を図示しないエア
ーシリンダにより下方に移動し、ブランク115から離
型する。すると、原形成形用型116及び117はブラ
ンク115の研磨面115a及び115b、即ち、光学
素子118の光学機能面118a及び118bの反転し
た形状が転写した成形面112a及び113aを有する
成形用型112及び113になる。接触式表面形状測定
機により測定された成形面112a及び113aの転写
精度は0.1μm以下であった。
【0064】次に、図11に示すように、上記ブランク
成形により得られた上型112及び下型113を成形室
111の内部に対向配置する。一方、ガラス素材107
は保持部材108に載置し加熱炉110により445℃
まで加熱される。図12において、加熱された上記ガラ
ス素材107を上記上型112及び下型113の間に搬
送装置109により移動する。上型ヒーター114及び
下型ヒーター119により、上型112及び下型113
は、各々予めガラス素材107が過冷却状態にある温度
(ガラス遷移温度GTg393℃以上の温度)400℃に
加熱されている。搬送終了後、下型113が図示しない
エアーシリンダにより上方に移動し、上記ガラス素材1
07を上型112及び下型113とで圧力65MPaで
押圧する。
【0065】次に、図13に示すように、上記圧力を1
0秒間保持し、その後に下型113を図示しないエアー
シリンダにより下方に移動しガラス素材107から離型
する。すると、ガラス素材107を基に、上型112及
び下型113の成形面112a及び113aの反転した
形状、即ち、所望の形状の光学素子18を得ることがで
きる。接触式表面形状測定機により測定された成形面1
12a及び113aの転写精度は0.2μm以下であっ
た。また、原形成形用型116及び117が上型112
及び下型113になる際、原形成形用型116及び11
7をブランク115により成形するため、上型112及
び下型113の成形面112a及び113aの周辺に若
干の駄肉ができるがガラス素材7の成形には支障がな
い。
【0066】(効果)本実施の形態5によれば、実施の
形態4と同様の効果を発揮させることができる。
【0067】(実施の形態6) (構成)実施の形態6においては、図6に示す鋳造装置
において、Zr3327Al15Ni25(数値は原子%)の
組成を有する溶融合金101は、溶融合金101は中空
円筒形であり外周にヒーター102を備えたプランジャ
ースリーブ103の内部に挿入される。プランジャー1
04はプランジャースリーブ103の内径に嵌合する形
状であり、図示しないエアーシリンダによりプランジャ
ースリーブ103の内部を上下動する。鋳型105は銅
製であり上部に排気口106が設けられ、下部はプラン
ジャースリーブ103の上部に接合されている。上記鋳
造により得られた原形成形用型116及び117は図8
乃至図10に示されるブランク115を押圧することに
より、成形面112a及び113aを有する上型112
及び下型113になる。
【0068】従って、原形成形用型116及び117の
ブランク成形により、将来成形面となる部分116a及
び117aは平面若しくは球面でよい。実施の形態5で
は所望の光学素子118が光学機能面118a、118
bを有する凸型両面非球面レンズであるため、将来成形
面となる部分116a及び117aは上記非球面の近似
球面とした。上記以外の構成は実施の形態4の場合と同
様である。
【0069】(作用)本実施の形態6において、既述し
た場合と同様、Zr3327Al15Ni25の組成を有する
溶融合金101は図6に示すプランジャースリーブ10
3の内部に挿入され、プランジャースリーブ103の外
周に設けられたヒーター102により750℃に加熱さ
れる。加熱された上記溶融合金101はプランジャー1
04により鋳型105の内部へ圧力80MPa、最大射
出速度2.0m/sで押し出される。圧力保持を0.0
5秒程行い、鋳型105は常温なので溶融合金101は
急冷される。その後プランジャー104の圧力を0Pa
にして30分程放置した。上記鋳造により得られた原形
成形用型116及び117はガラス遷移挙動を示す非晶
質材であり、ガラス遷移湿度Tgは435℃、結晶化開
始温度Txは539℃である。
【0070】次に、図9に示すように、上記鋳造により
得られた原形成形用型116及び117を成形室111
の内部に対向配置する。一方、ブランク115は保持部
材108に載置し加熱炉110により540℃まで加熱
される。次に、図9に示すように、加熱された上記ブラ
ンク115を対向配置の二つの原形成形用型116及び
117の間に搬送装置109により移動する。上型ヒー
ター114及び下型ヒーター119により原形成形用型
116及び117は各々予め原形成形用型116及び1
17が過冷却状態にある温度(ガラス遷移温度Tg43
5℃と結晶化開始温度Tx539℃との間の温度)50
0℃に加熱されている。
【0071】搬送終了後、原形成形用型117が図示し
ないエアーシリンダにより上方に移動し、ブランク11
5を上記原形成形用型116及び117とで圧力12M
Paで押圧する。図10において、上記圧力を40秒間
保持し、そ後に原形成形用型117を図示しないエアー
シリンダにより下方に移動し、ブランク115から離型
する。すると、原形成形用型116及び117はブラン
ク115の研磨面115a及び115b、即ち、光学素
子118の光学機能面118a及び118bの反転した
形状が転写した成形面112a及び113aを有する成
形用型112及び113になる。接触式表面形状測定機
により測定された成形面112a及び113aの転写精
度は0.1μm以下であった。
【0072】次に、図11に示すように、上記ブランク
成形により得られた上型112及び下型113を成形室
111の内部に対向配置する。一方、ガラス素材107
は保持部材108に載置し加熱炉110により425℃
まで加熱される。図12において、加熱された上記ガラ
ス素材107を上記上型112及び下型113の間に搬
送装置109により移動する。上型ヒーター114及び
下型ヒーター119により、上型112及び下型113
は、各々予めガラス素材107が過冷却状態にある温度
(ガラス遷移温度GTg393℃以上の温度)410℃に
加熱されている。搬送終了後、下型113が図示しない
エアーシリンダにより上方に移動し、上記ガラス素材1
07を上型112及び下型113とで圧力60MPaで
押圧する。
【0073】次に、図13に示すように、上記圧力を1
0秒間保持し、その後に下型113を図示しいないエア
ーシリンダにより下方に移動しガラス素材107から離
型する。すると、ガラス素材107を基に、上型112
及び下型113の成形面112a及び113aの反転し
た形状、即ち、所望の形状の光学素子18を得ることが
できる。接触式表面形状測定機により測定された成形面
112a及び113aの転写精度は0.2μm以下であ
った。また、原形成形用型116及び117が上型11
2及び下型113になる際、原形成形用型116及び1
17をブランク115により成形するため、上型112
及び下型113の成形面112a及び113aの周辺に
若干の駄肉ができるがガラス素材7の成形には支障がな
い。
【0074】(効果)本実施の形態6によれば、実施の形
態4と同様の効果を発揮させることができる。
【0075】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、切削によ
る後加工が不要な光学素子成形用型を提供することがで
きる。
【0076】請求項2記載の発明によれば、ブランクを
多種用意することで、一つの成形用型で多種の光学素子
を成形することが可能な光学素子成形用型を提供するこ
とができる。
【0077】請求項3記載の発明によれば、後加工が不
要で精密な形状精度の光学素子成形用型を製造できる製
造方法を提供できる。
【0078】請求項4記載の発明によれば、ブランクに
より成形面が形成可能な光学素子成形用型の製造方法を
提供できる。
【0079】請求項5記載の発明によれば、ガラス遷移
挙動を示す非晶質材を用いて光学素子を成形し得る成形
方法を提供できる。
【0080】請求項6記載の発明によれば、所望の形状
の光学素子を成形し得る成形方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1または2の鋳造装置を示
す概略図である。
【図2】本発明の実施の形態1または2におけるガラス
成形用金型による成形の状態を示す概略図である。
【図3】本発明の実施の形態1または2のガラス成形装
置を示す概略図である。
【図4】本発明の実施の形態3の鋳造装置を示す概略図
である。
【図5】本発明の実施の形態3におけるガラス成形用金
型による成形の状態を示す概略図である。
【図6】本発明の実施の形態4、5または6の鋳造装置
を示す断面図である。
【図7】本発明の実施の形態4、5または6の鋳造装置
を示す断面図である。
【図8】本発明の実施の形態4、5または6の光学素子
の成形装置を示す断面図である。
【図9】本発明の実施の形態4、5または6の光学素子
の成形装置による成形工程を示す断面図である。
【図10】本発明の実施の形態4、5または6の光学素
子の成形装置による成形工程を示す断面図である。
【図11】本発明の実施の形態4、5または6の光学素
子の成形装置による成形工程を示す断面図である。
【図12】本発明の実施の形態4、5または6の光学素
子の成形装置による成形工程を示す断面図である。
【図13】本発明の実施の形態4、5または6の光学素
子の成形装置による成形工程を示す断面図である。
【符号の説明】
1 鋳造装置 5 成形用金型 6 移動型 9 上型 10 下型 15 ガラス素材 23 鋳型 24 非晶質成形素材 25 成形用金型 27 ガラス成形用金型 101 溶融合金 105 鋳型 115 ブランク 116 原形成形用型

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス遷移挙動を示す非晶質材を使用し
    たことを特徴とする光学素子の成形用型。
  2. 【請求項2】 加熱軟化したガラス素材を一対の成形用
    型で押圧することにより、光学素子を成形する光学素子
    の成形用型であって、上記成形用型はガラス遷移挙動を
    示す非晶質材であり、ガラス素材のガラス遷移温度をG
    Tg、上記成形用型の成形に用いられるブランクの融点
    をBTm、上記成形用型の結晶化開始温度をTxとする
    と、上記成形用型のガラス遷移温度Tgが、GTg<T
    g<BTm、Tg<Txで示す範囲であることを特徴と
    する光学素子の成形用型。
  3. 【請求項3】 ガラス遷移挙動を示す非晶質材を使用
    し、成形により製造する事を特徴とする光学素子の成形
    用型の製造方法。
  4. 【請求項4】 ガラス素材を加熱軟化し一対の成形用型
    で押圧することにより、光学素子を成形する光学素子成
    形用型の製造方法において、上記成型用型のガラス遷移
    温度Tgとし、上記成型用型の結晶化開始温度をTxと
    すると、上記成形用型を温度T(Tg<T<Tx)に加
    熱する工程と、所望の光学素子と同形状のブランクを上
    記成形用型で押圧して上記成形用型の成形面を形成する
    工程とを含むことを特徴とする光学素子の成形用型の製
    造方法。
  5. 【請求項5】 ガラス遷移挙動を示す非晶質材を使用し
    た光学素子の成形用型を用いてプレス成形することを特
    徴とする光学素子の成形方法。
  6. 【請求項6】 ガラス素材を加熱軟化し一対の成形用型
    で押圧することにより、光学素子を成形する光学素子の
    成形方法において、 上記成形用型はガラス遷移挙動を示す非晶質材であり、
    ガラス素材のガラス遷移温度をGTg、上記成形用型の
    ガラス遷移温度をTg、上記成型用型の成形に用いられ
    るブランクの融点をBTm、上記成形用型の結晶化開始
    温度をTxとすると、上記成形用型のガラス遷移温度T
    gが、GTg<Tg<BTm、Tg<Txで示す範囲で
    あり、この成形用型を温度T’(GTg≦T’<Tg)
    に加熱し光学素子を成形することを特徴とする光学素子
    の成形方法。
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