JPH06102554B2 - Optical element molding method and molding die thereof - Google Patents
Optical element molding method and molding die thereofInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学素子の成形に係り、特に素子成形型の高
精度加工と長寿命化とを図ることのできる光学素子の成
形方法及びその成形型に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to molding of an optical element, and more particularly, to a method of molding an optical element capable of achieving high-precision machining of an element molding die and prolonging its service life. The present invention relates to a molding die.
近年、光学系の簡略化、小形軽量化、原価低減を目的
に、非球面ガラスレンズの要求が高まっている。その理
由は、非球面形状の採用により、光学系を簡略化するこ
とができ、小形軽量化と原価低減とが可能となるためで
ある。In recent years, there has been an increasing demand for aspherical glass lenses for the purpose of simplifying the optical system, reducing the size and weight, and reducing the cost. The reason is that the adoption of the aspherical shape makes it possible to simplify the optical system, reduce the size and weight, and reduce the cost.
しかし、非球面ガラスレンズを従来の研削、研磨技術で
加工することは非常に難しく、これが量産化を阻む原因
となっている。However, it is very difficult to process an aspherical glass lens by conventional grinding and polishing techniques, which is a cause of hindering mass production.
そこで、最近では、熱間プレス成形によって非球面ガラ
スレンズを製造する方法も試みられている。Therefore, recently, a method of manufacturing an aspherical glass lens by hot press molding has been attempted.
そして、熱間プレス成形により非球面ガラスレンズの製
造する方法は、所定の非球面形状に仕上げた型内にガラ
ス素材を挿入し、次に、型内の素材温度を成形温度にま
で加熱した後、加圧してプレス成形するというものであ
る。And, the method of manufacturing an aspherical glass lens by hot press molding is to insert a glass material into a mold finished to a predetermined aspherical shape, and then heat the material temperature in the mold to the molding temperature. , Pressurizing and press-molding.
したがって、前記したごときプレス型材料としては、高
温での強度が高く、型の形状精度、面粗さが出しやす
く、高温でガラスと反応しないなどの特性が必要とな
る。Therefore, the press-type material as described above is required to have characteristics such as high strength at high temperature, easy shape accuracy and surface roughness of the mold, and no reaction with glass at high temperature.
なお、このような化学素子成形型としては、例えば特開
昭59−123631号公報に記載のように、炭化タングステン
（WC）とコバルト（Co）とを含んだ超硬合金が提案され
ている。As such a chemical element forming die, for example, a cemented carbide containing tungsten carbide (WC) and cobalt (Co) has been proposed, as described in JP-A-59-123631.
しかしながら、SiO2,B2O3,BaOなどを多く含む光学ガラ
スは、ガラスの軟化温度が650〜750℃と高温であること
から、型とガラスとの反応や、Coの酸化が激しく（すな
わち、超硬合金そのもの自体を高温成形用プレス型とし
て直接用いた場合、超硬合金に含まれているCoは、約40
0℃の温度に至ると酸化を始める）、超硬合金のプレス
型といえども、型の劣化を防ぐことは難しかった。However, since the optical glass containing a large amount of SiO 2 , B 2 O 3 , BaO, etc. has a high softening temperature of glass of 650 to 750 ° C., the reaction between the mold and the glass and the oxidation of Co are severe (that is, When the cemented carbide itself is directly used as a press mold for high temperature molding, Co contained in the cemented carbide is about 40
It starts to oxidize when it reaches a temperature of 0 ° C), and it is difficult to prevent deterioration of the die even with a cemented carbide press die.
本発明は、前記した従来技術の問題点を解決すべく検討
の結果なされたものであって、その目的とするところ
は、高温においてガラスをプレス成形しても、型表面が
酸化による劣化を起こすことなく、またガラス型との反
応をなくして、型表面に対するガラスの融着現象を生じ
ることがなく、型の長寿命化をはかることのできる光学
素子の成形方法及びその成形型を提供しようとするもの
である。The present invention has been made as a result of investigations for solving the above-mentioned problems of the prior art, and the object is to cause the mold surface to be deteriorated by oxidation even if glass is press-molded at a high temperature. To provide a molding method of an optical element and a molding die thereof which can extend the life of the die without causing a fusion phenomenon of glass to the die surface without causing a reaction with the glass die. To do.
前記目的は、チタンカーバイド（TiC）とタンタルカー
バイド（TaC）とニッケルカーバイド（NiC）とを含有す
る超硬合金の成形型母材の表面に、チタンカーバイド
（TiC）あるいは炭窒化チタン（TiCN）をコーティング
した成形型をプレス金型として用い、この成形型にガラ
ス素材を供給し、前記成形型を前記ガラス素材の軟化点
以上に加熱して前記ガラス素材をプレス成形することに
よって達成される。The purpose is to provide titanium carbide (TiC) or titanium carbonitride (TiCN) on the surface of a cemented carbide base material containing titanium carbide (TiC), tantalum carbide (TaC) and nickel carbide (NiC). This is accomplished by using the coated mold as a press mold, supplying a glass material to the mold, and heating the mold above the softening point of the glass material to press mold the glass material.
一般に、超硬合金は、（WC）の細粒粉末に対し、（Co）
粉末をバインダーとして用いて成形した後、焼結したも
ので、粉末を固めた状態にある。In general, cemented carbide has (Co) in comparison with (WC) fine-grained powder.
The powder is molded using the binder as a binder and then sintered, and the powder is in a solidified state.
しかして、超硬合金を加熱していくと、約400℃以上でC
oの粒子が酸化を始め、バインダーとしての効果を失
い、プレス型表面から脱落していく。また、この脱落が
進行すると、次に、WCもプレス型表面から脱落し始め、
型表面が劣化しても、その型表面の粗度が悪くなり、型
の寿命が短くなる。特に、プレス成形により得られる光
学ガラスレンズにあって、その成形品の表面粗さは、0.
02μｍ以下という非常に優れた鏡面状態を必要とするこ
とから、プレス型表面の少しの酸化も問題となる。Then, when heating the cemented carbide, C
The particles of o start to oxidize, lose their effect as a binder, and fall off from the surface of the press mold. Also, when this drop-off progresses, then WC also begins to drop off the press die surface,
Even if the mold surface is deteriorated, the roughness of the mold surface is deteriorated and the life of the mold is shortened. In particular, in the optical glass lens obtained by press molding, the surface roughness of the molded product is 0.
Since a very excellent mirror surface state of 02 μm or less is required, even slight oxidation of the press die surface becomes a problem.
また、元素状態にあるCo、タングステン（Ｗ）を高温に
加熱していくと、これらとガラスとが反応しやすくな
り、プレス型表面にガラスが融着するという現象も生じ
てくる。Further, when Co and tungsten (W) in the elemental state are heated to a high temperature, they easily react with the glass, and a phenomenon occurs in which the glass is fused to the surface of the press die.
このように、超硬合金をそのままプレス加工面として
は、高温下でガラスをプレス成形することには非常に問
題が多い。As described above, when the cemented carbide is used as it is as a surface to be pressed, there are many problems in press-molding glass at a high temperature.
これに対し、本発明においては、既述のごとく、超硬合
金の加工仕上面をそのままガラス素材に接触させること
なく、型表面にTiCあるいはTiCNをコーティングしたも
のであって、実験によれば、高温下におけるガラスプレ
ス成形に際し、前記のごとくして得られた型表面とガラ
スとの反応はほとんどみられなかった。また、コーティ
ング膜のクラック、剥離など、型表面の劣化もほとんど
みられなかった。On the other hand, in the present invention, as described above, without directly contacting the worked surface of the cemented carbide to the glass material, the mold surface is coated with TiC or TiCN, according to the experiment, During glass press molding under high temperature, almost no reaction between the mold surface obtained as described above and the glass was observed. In addition, almost no deterioration of the mold surface such as cracks or peeling of the coating film was observed.
なお、超硬合金の型表面にTiCあるいはTiCNをコーティ
ングする場合、そのコーティング膜の膜性状は、当該コ
ーティング膜と母機（超硬合金）の熱膨張係数差、母機
組成などの関係によって左右される。When coating the mold surface of cemented carbide with TiC or TiCN, the film properties of the coating film depend on the relationship between the thermal expansion coefficient difference between the coating film and the mother machine (cemented carbide), the mother machine composition, etc. .
しかして、本発明においては、前記コーティング膜の膜
性状を良好にし、かつ高温下の使用状態においても、コ
ーティング膜にクラックや剥離などが生じにくいように
するため、超硬合金母機の組成を、従来（WCとCoとを主
成分とする）に代えて、さらにTiC、タンタルカーバイ
ド（TaC）、ニッケルカーバイド（NiC）のサーメットを
含む組成とした。Thus, in the present invention, to improve the film properties of the coating film, and to prevent cracks and peeling of the coating film even in use under high temperature, the composition of the cemented carbide mother machine is Instead of the conventional one (containing WC and Co as the main components), the composition further includes a cermet of TiC, tantalum carbide (TaC), and nickel carbide (NiC).
なお、実験によれば、WCが40〜80重量％、Coが５〜15重
量％、TiCが３〜30重量％、TaCが５〜25重量％、NiCが
０〜10重量％からなる超硬合金母機の表面に対し、TiC
あるいはTiCNをコーティングしたプレス型の場合、ガラ
スとの反応がほとんどなく、プレス型の表面劣化もほと
んどない、非常に良好な結果を得ることができた。In addition, according to an experiment, WC is 40 to 80% by weight, Co is 5 to 15% by weight, TiC is 3 to 30% by weight, TaC is 5 to 25% by weight, and NiC is 0 to 10% by weight. TiC against the surface of the alloy mother machine
Alternatively, in the case of the press type coated with TiCN, there was almost no reaction with glass, and there was almost no surface deterioration of the press type, and very good results could be obtained.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
（実施例１） 直径30mm、高さ40mmの円柱状に成形・焼結した55重量％
WC−10重量％Co−20重量％TiC−10重量％TaC−５重量％
NiC超硬合金のプレス使用面を、曲率半径50mmの凹曲面
に研削加工した。そして、この加工面に、CVD法によ
り、TiCを均一にコーティングした。次いで、そのコー
ティング面を、所望の表面粗さに研磨し、プレス型を製
作した。(Example 1) 55% by weight molded and sintered into a cylindrical shape having a diameter of 30 mm and a height of 40 mm
WC-10% by weight Co-20% by weight TiC-10% by weight TaC-5% by weight
The press surface of NiC cemented carbide was ground into a concave curved surface with a radius of curvature of 50 mm. Then, TiC was uniformly coated on this processed surface by the CVD method. Then, the coated surface was polished to a desired surface roughness to manufacture a press die.
次に、40重量％BaO−39重量％SiO2−15重量％B2O3を主
成分とする光学ガラス（φ16×t15mm）の円柱状素材
を、前記のようにして製作されたプレス型の凹面間に挿
入し、窒素雰囲気中で、約730℃に加熱した後、約2tonf
の荷重を、２分間負荷して、光学ガラスレンズを1000個
プレス成形した。その結果を別表１のNo.11に示す。す
なわち、別表１は、WCを主成分とする超硬合金母機の表
面に対し、TiCをコーティングした型を用いて光学ガラ
スをプレス成形した場合の測定結果である。なお、別表
１には、比較のため、超硬合金にTiCを被覆しない型に
ついての結果も併せて示した。そして、別表１から明ら
かなように、WCが40〜80重量％、Coが５〜15重量％、Ti
Cが３〜30重量％、TaCが５〜25重量％、NiCが０〜10重
量％からなる超硬合金母機の表面に対し、TiCをコーテ
ィングした場合、ガラスとの反応がほとんどなく、プレ
ス型の表面劣化もほとんどみられない、非常に良好な結
果を得ることができた。Next, the columnar material of optical glass (φ16 × t15 mm) containing 40 wt% BaO-39 wt% SiO 2 -15 wt% B 2 O 3 as the main component was pressed into the press die manufactured as described above. Insert between concave surfaces and heat to about 730 ℃ in nitrogen atmosphere, then about 2tonf
Was applied for 2 minutes to press-mold 1000 optical glass lenses. The results are shown in No. 11 of Appendix 1. That is, Appendix 1 shows the measurement results when optical glass was press-molded using a mold coated with TiC on the surface of a cemented carbide mother machine containing WC as a main component. For comparison, Table 1 also shows the results for a mold in which cemented carbide is not coated with TiC. And, as is clear from Appendix 1, WC is 40 to 80% by weight, Co is 5 to 15% by weight, and Ti is
When the surface of the cemented carbide mother machine consisting of 3 to 30% by weight of C, 5 to 25% by weight of TaC, and 0 to 10% by weight of NiC is coated with TiC, there is almost no reaction with glass and the press type It was possible to obtain very good results with almost no surface deterioration observed.
（実施例２） 直径30mm、高さ40mmの円柱状に成形・焼結した55重量％
WC−10重量％Co−20重量％TiC−10重量％TaC−５重量％
NiC超硬合金のプレス使用面を、曲率半径50mmの凹曲面
に研削加工した。そして、この加工面に、CVD法によ
り、TiCNを均一にコーティングした。次いで、そのコー
ティング面を、所望の表面粗さに研磨し、プレス型を製
作した。(Example 2) 55% by weight molded and sintered into a cylinder having a diameter of 30 mm and a height of 40 mm
WC-10% by weight Co-20% by weight TiC-10% by weight TaC-5% by weight
The press surface of NiC cemented carbide was ground into a concave curved surface with a radius of curvature of 50 mm. Then, this processed surface was uniformly coated with TiCN by the CVD method. Then, the coated surface was polished to a desired surface roughness to manufacture a press die.
次に、40重量％BaO−39重量％SiO2−15重量％B2O3を主
成分とする光学ガラス（φ16×t15mm）の円柱状素材
を、前記のようにして製作されたプレス型の凹面間に挿
入し、窒素雰囲気中で、約730℃に加熱した後、約2tonf
の荷重を、２分間負荷して、光学ガラスレンズを1000個
プレス成形した。その結果を別表２のNo.11に示す。す
なわち、別表２は、WCを主成分とする超硬合金母機の表
面に対し、TiCNをコーティングした型を用いて光学ガラ
スをプレス成形した場合の測定結果である。なお、別表
２には、比較のため、超硬合金にTiCNを被覆しない型に
ついての結果も併せて示した。そして、別表２から明ら
かなように、実施例１と同様の組成からなる超硬合成母
機の表面に対し、TiCNをコーティングした場合にも、ガ
ラスとの反応がほとんどなく、プレス型の表面劣化もほ
とんどみられない、非常に良好な結果を得ることができ
た。Next, the columnar material of optical glass (φ16 × t15 mm) containing 40 wt% BaO-39 wt% SiO 2 -15 wt% B 2 O 3 as the main component was pressed into the press die manufactured as described above. Insert between concave surfaces and heat to about 730 ℃ in nitrogen atmosphere, then about 2tonf
Was applied for 2 minutes to press-mold 1000 optical glass lenses. The results are shown in No. 11 of Attached Table 2. That is, Appendix 2 shows the measurement results when optical glass was press-molded using a mold coated with TiCN on the surface of a cemented carbide mother machine containing WC as a main component. For comparison, Table 2 also shows the results for the mold in which the cemented carbide is not coated with TiCN. Then, as is apparent from Appendix 2, even when the surface of the cemented carbide mother machine having the same composition as in Example 1 was coated with TiCN, there was almost no reaction with glass, and the surface deterioration of the press mold was also caused. We were able to obtain very good results, which are rarely seen.
本発明は以上のごときであり、前記実施例の記載からも
明らかなように、本発明によれば、光学素子の熱間プレ
ス材料として、WCが40〜80重量％、Coが５〜15重量％、
TiCが３〜30重量％、TaCが５〜25重量％、NiCが０〜10
重量％からなる超硬合金母機の表面にTiCおよびTiCNの
いずれか一方の層を形成したことにより、高温において
ガラスをプレス成形しても、型表面が酸化による劣化を
起こすことなく、また、ガラス型との反応をなくして、
型表面に対するガラスの融着現象を生じることがなく、
型の長寿命化をはかることのできる光学素子の成形方法
及びその成形型を得ることができる。The present invention is as described above, and as is clear from the description of the above embodiment, according to the present invention, WC is 40 to 80% by weight and Co is 5 to 15% by weight as a hot press material for an optical element. %,
3-30% by weight of TiC, 5-25% by weight of TaC, 0-10 of NiC
By forming either one of TiC and TiCN layers on the surface of the cemented carbide mother machine consisting of wt%, even if the glass is pressed at high temperature, the mold surface does not deteriorate due to oxidation, and I lost the reaction with the mold,
Without the phenomenon of glass fusion to the mold surface,
It is possible to obtain a method for molding an optical element and a molding die thereof that can extend the life of the mold.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 雨宮 恭子 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 屋敷 隆 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−127246（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−118638（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Kyoko Amamiya 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Inside Production Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Takashi Yashiki 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa (56) References JP-A-60-127246 (JP, A) JP-A-60-118638 (JP, A)
Claims (4)
炭窒化チタン（TiCN）をコーティングしたチタンカーバ
イド（TiC）とタンタルカーバイド（TaC）とニッケルカ
ーバイド（NiC）とを含有する超硬合金の成形型にガラ
ス素材を供給し、前記成形型を前記ガラス素材の軟化点
以上に加熱して前記ガラス素材をプレス成形することを
特徴とする光学素子の成形方法。1. A mold for a cemented carbide containing titanium carbide (TiC) coated with titanium carbide (TiC) or titanium carbonitride (TiCN), tantalum carbide (TaC) and nickel carbide (NiC). A method for molding an optical element, comprising supplying a glass material, heating the mold to a softening point of the glass material or higher, and press-molding the glass material.
バイド（TaC）とニッケルカーバイド（NiC）とを含有す
る超硬合金の成形型母材の表面に、チタンカーバイド
（TiC）あるいは炭窒化チタン（TiCN）をコーティング
した成形型をプレス金型として用いることを特徴とする
光学素子の成形型。2. A titanium carbide (TiC) or titanium carbonitride (TiCN) is formed on the surface of a cemented carbide forming die base material containing titanium carbide (TiC), tantalum carbide (TaC) and nickel carbide (NiC). A mold for an optical element, characterized in that the mold coated with is used as a press mold.
N）を10重量％以下含有することを特徴とする特許請求
の範囲第２項記載の光学素子の成形型。3. The cemented carbide is the titanium carbonitride (TiC
The mold for an optical element according to claim 2, characterized in that N) is contained in an amount of 10% by weight or less.
（WC）とコバルト（Co）とを成分として含むことを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の光学素子の成形型。4. The mold for an optical element according to claim 2, wherein the cemented carbide further contains tungsten carbide (WC) and cobalt (Co) as components.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62243708A JPH06102554B2 (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | Optical element molding method and molding die thereof |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP62243708A JPH06102554B2 (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | Optical element molding method and molding die thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPS6487525A JPS6487525A (en) | 1989-03-31 |
| JPH06102554B2 true JPH06102554B2 (en) | 1994-12-14 |
Family
ID=17107803
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP62243708A Expired - Lifetime JPH06102554B2 (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | Optical element molding method and molding die thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (3)
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| JPS60127246A (en) * | 1983-12-09 | 1985-07-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Mold for direct compression molding of optical glass lens |
-
1987
- 1987-09-30 JP JP62243708A patent/JPH06102554B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| JPS6487525A (en) | 1989-03-31 |
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