JPS63151628A - 光学素子成形用型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、レンズ、プリズム等のガラスよりなる光学素
子を、ガラス素材のプレス成形により製造するのに使用
される型に関するものである。

［従来の技術〕 研摩工程を必要としないでガラス素材のプレス成形によ
ってレンズを製造する技術は従来のレンズの製造におい
て必要とされた複雑な工程をなくし、簡単且つ安価にレ
ンズを製造することを可能とし、近来、レンズのみなら
ずプリズムその他のガラスよりなる光学素子の製造に使
用されるようになってきた。

このようなガラスの光学素子のプレス成形に使用される
型材に要求される性質としては、硬さ、耐熱性、離型性
、鏡面加工性等に優れている事が挙げられる。従来、こ
の種の型材として、金属、セラミックス、及びそれらを
コーティングした材料等、数多くの提案がされている。

いくつかの例を挙げるならば、特開昭４９−５１１１２
には１３Ｃｒマルテンサイト鋼が、特開昭５２−４５６
１３にはＳｉＣ及び５ｊＪ４が、特開昭６０−２．４６
２３０には超硬合金に貴金属をコーティングした材料が
提案されている。

しかし、１３Ｃｒマルテンサイト鋼は酸化しやすく、さ
らに高温でＦｅが硝子中に拡散して硝子が着色する欠点
をもつ。又、ＳｉＣ、５ｉＪａは一般的には酸化されに
くいとされているが、高温ではやはり酸化がおこり表面
に５ｉＱ２の膜が形成される為硝子と融着を起こし、さ
らに高硬度の為型自体の加工性が極めて悪いという欠点
を持つ。又、貴金属をコーティングした材料は融着は起
こしにくいが、極めて軟かい為、傷がつきやすく、又変
形しやすい欠点をもつ。

［発明の目的］ 本発明の目的は、ガラスの光学素子の成形に適した光学
素子成形用型を提供することで、特に、高温でガラスと
融着をおこさず、鏡面研摩が可能で、適当な硬さを有し
、酸化されにくい光学素子成形用型を提供することにあ
る。

本発明者は、上記目的をもって研究の結果、超硬合金あ
るいはこれと近似した熱膨張率をもつ母材を使用し、そ
のガラス素材に扱者する成形面にダイヤモンドの薄膜層
の被覆を設けた型によって所期の目的を達成できること
を発見した。

［発明の概要コ 上述の如く、本発明の特徴とするところは、ガラスより
なる光学素子のプレス成形に使用される光学素子成形用
型において、ガラス素材に接触する成形面をダイヤモン
ドのＲＤＭ層により被覆したことにある。

型の母材としては超硬合金を使用するのがよいが、母材
は超硬合金に限定されるわけではなく、熱膨張率の近似
した他の材料を使用できる。

［実施例コ 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。

第１図および第２図は本発明に係る光学素子成形用型の
１つの実施態様を示すもので、図中、１は超硬合金より
なる型母材、２は該型母材のガラス素材に接触する成形
面に形成されたダイヤモンドの薄膜層を示す。

第１図は光学素子のプレス成形前の状態を示し、第２図
は光学素子成形後の状態を示す。第１図に示すように、
型の間に置かれたガス素材３をプレス成形することによ
って、第２図に示すようにレンズ等の光学素子４が成型
される。

上記のように、型の母材１の上にダイヤモンドのＲ膜層
を形成する方法としては、ＣＶＤ法或いはＰＶＤ法が用
いられる。第３図は、このようなＣＶＤ法あるいはＰＶ
Ｄ法の中で、一般的にプラズマＣＶＤ、法といわれる方
法によってダイヤモンド薄膜層を形成する装置を示す。

図中、１１はプラズマＣＶＤ法を実施する基若装置の外
壁、１２は電極、１３は電源、１４は電極兼基板ホルダ
、１５はヒータ、１６は排気口、１７はガス導入口、１
８は母材を示す。ダイヤモンドの薄膜層を形成する時に
は、有機溶剤により表面を清浄にした型母材１８をホル
ダ１４上に設置し、排気口１６より排気して、装置内部
を真空とする。ヒータ１５により型母材１６を６００℃
ないし１０００℃に加熱する。

導入口１７より低圧の炭化水素および水素ガスを装置内
に導入し、電源１３により電気エネルギーを加えてプラ
ズマ状態を作り出し、反応を行なわせてを母材の表面に
ダイヤモンド薄膜層を生成させる。このようにして、ガ
ラス素材に接触する形成面をダイヤモンド薄膜層により
被覆した光学素子成形用型が得られる。

次に、本発明による光学素子成形用型によってガラスの
レンズのプレス成形を行なった例について詳述する。下
記の表１は実験に供した型材の種類を示す。

表　　１ Ｎｏ１〜３は比較材であり、Ｎｏ４〜５は本発明で提案
する材料である。母材として超硬合金ＶＩＣ（９０′４
）　十’Ｃｏ　（１０％Ｆ）及び焼ＢＩＮ　Ｓ　：　Ｃ
を使用した。

上記の例に使用したレンズの成形装置を第４図に示す。

第４図中、２１は真空槽本体、２２はそのフタ、２３は
光学素子を成形する為の上型、２４はその下型、２５は
上型をおさえるための上型おさえ、２６は朋型、２７は
型ホルダ−，２８はヒータ、２９は下型をつき上げるつ
き上げ棒、３０は該つき上げ棒を作動するエアシリンダ
、３１は油回転ポンプ、３２．３３．３４はバルブ、３
５は不活性ガス流入パイプ、３６はバルブ、３７はリー
クパイプ、３８はバルブ、３９は温度センサ、４０は水
冷パイプ、４１は真空槽を支持する台を示す。

レンズを製作する工程を次に述べる。

まず、型の母材を所定の形状に加工し、レンズ成形面を
鏡面研摩する。次にイオンブレーティング法によりＳｉ
Ｃの被覆を形成し、次に、プラズマＣＶＤ法によりダイ
ヤモンドの被覆を構成する。膜厚は０，５〜１．５　μ
とした。次にフリント系光学ガラス（ＳＦ１４）を所定
の量に調整し、球状にしたガラス素材を型のキャビティ
ー内に置き、これを装置内に設置する。

ガラス素材を投入した型を装置内に設置してから真空槽
２１のフタ２２を閉じ、水冷パイプ４０に水を流し、ヒ
ータ２８に電流を通す。この時窒素ガス用バルブ３６及
び３８は閉じ、排気系バルブ３２．３３．３４も閉じて
いる。尚一回転ポンプ３１は常に回転している。

バルブ３２を開は排気をはじめ１０　””Ｔｏｒｒ以下
になったらバルブ３２を閉じ、バルブ３６を開いて窒素
ガスをボンベより真空糟内に導入する。所定温度になっ
たらエアシリンダ３ｏを作動させて１０　Ｊ／ｃｍ’の
圧力で５分間加圧する。

圧力を除去した後、冷却速度を一り℃／ｍｉｎで転位点
以下になるまで冷却し、その後は一り０℃／ｍｉｎ以上
の速度で冷却を行ない、２００℃以下に下がったらバル
ブ３６を閉じ、リークバルブ３３を開いて真空槽２１内
に空気を導入する。それからフタ２２を開は上型おさえ
をはずして成形物を取り出す。

上記のようにして、フリント系光学硝子５Ｆ１４（軟化
点５ｐ−ｓａｅ℃、転位点Ｔｇ−４８５℃）を使用して
、第２図に示すレンズ４を成形した。この時の成形条件
すなわち時間一温度関係図を第５図に示す。

次に成形したレンズの表面粗す及び成形前後での型の表
面粗すを測定した。その結果を表２に示す。

次に融若をおこないＮｏｔ、４．５について同じ型を用
いて１００回の成形を行なった後表面粗すを測定した。

その結果を表３に示す。

表　　３ ［発明の効果コ 上述の表２、表３の結果から明らかなように本発明によ
る型材は硝子との雛型性にすぐれ、くり返し使用しても
従来の型材に比較して表面の劣化が極めて少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係る光学素子成形用型の
一実施悪様を示す断面図で、第１図はプレス成形前の状
態、第２図はプレス成形後の状態を示す。第３図は型母
材の成形面にダイヤモンド薄Ｉｌｉ層の被覆を施すため
のＣＶＤ装晋を示す概略図、第４図は本発明に係る光学
素子成形用型を使用するレンズの成形製蓋を示す断面図
、第５図はレンズ成形の際の時間温度関係図である。 １・・・型の母材　　　　　２・・・被覆材３・・・ガ
ラス素材　　　　４・・・成形されたレンズ１１・・・
蒸着装置の外壁　　１２・・・電極１３・・・電源　　
　　　　　１４・・・電極兼基板ホルダ１５・・・ヒー
タ　　　　　　１６・・・排気口１７・・・ガス導入口
　　　　１８・・・型母材２１・・・真空槽本体　　　
　２２・・・フタ２３・・・上型　　　　　　　２４・
・・下型２５・・・上型おさえ　　　　２６・・・旧型
２）・・・型ホルダ−２８・・・ヒーター２９・・・つ
き上げ棒　　　　３０・・・エアシリンダ３１・・・油
回転ポンプ　　　３２，３３．３４・・・バルブ３５・
・・流入バイブ　　　　３６・・・バルブ３７・・・流
出バイブ　　　　３８・・・バルブ３９・・・温度セン
サ　　　　４０・・・水筒パイプ４１・・・台 第４図 日間（分） 手続補正書 昭和と２−年７月ｚＩＩ日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガラスよりなる光学素子のプレス成形に使用される型に
   おいて、ガラス素材に接触する成形面をダイヤモンドの
   薄膜層により被覆したことを特徴とする光学素子成形用
   型。