JP2011225388A - 成形型及びその製造方法、並びに、光学素子及び光学機器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特にランタン系ガラスを成形する際に、成形されたガラスに割れや曇りを生じ難い成形型及びその製造方法を提供する。
【解決手段】成形型１０は、成形面２１１、３１１を有する型母材２１、３１と、成形面２１１、３１１上に設けられた保護膜２３、３３と、を備える成形型１０であって、保護膜２３、３３は、Ｉｒ及びＲｅを、Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比が２．５倍以下になる含量で含有し、成形型１０は、ランタン系ガラスの成形に用いられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形型及びその製造方法、並びに、光学素子及び光学機器の製造方法に関する。

従来、ガラス成形体の製造は、板ガラスから切り出したガラスを研磨加工し、ガラス成形体に近似した形状に研磨し、この研磨物を加熱成形することで行われてきた。しかし、レンズ等の光学素子を作製する場合、この方法ではガラス素材の研磨コストが嵩む。そこで、成形型を用いて原料ガラスをプレス成形することにより、レンズ等の光学素子を形成する方法が用いられている。

ここで、プレス成形に用いられる成形型の光学ガラスとの反応性を低減し、又は成形型の表面の耐久性を高める等の目的で、成形面に保護膜を設けた成形型が知られている。例えば、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ及びＬｕからなる群から選ばれる１種以上の元素を含む保護膜を有する成形型が開示されている（特許文献１参照）。また、保護膜と成形型との中間に、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｐｄ及びＡｕからなる群より選ばれた少なくとも一種を含有する中間層を有する成形型が開示されている（特許文献２参照）。

特開２００９−４６３２０号公報 特開２００７−２６９５１１号公報

しかしながら、特許文献１及び２で開示された成形型を用いてランタン系ガラスをプレス成形する場合、成形されたガラスに割れや曇りが生じ易い。割れや曇りが生じたガラスは、もはや光学素子として用いることができない。そればかりか、ガラスに割れが生じた場合、成形型に残留するガラスの破片を成形型から除去する必要が生じる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、特にランタン系ガラスを成形する際に、成形されたガラスに割れや曇りが生じ難い成形型及びその製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意試験研究を重ねた結果、成形型の成形面上に設ける保護膜のＩｒ及びＲｅの含量の比率を所定の範囲内にすることにより、成形されたガラスに割れや曇りが生じ難くなることを見出し、本発明を完成するに至った。

（１） 成形面を有する型母材と、前記成形面上に設けられた保護膜と、を備える成形型であって、前記保護膜は、Ｉｒ及びＲｅを、Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比が２．５倍以下になる含量で含有し、前記成形型は、ランタン系ガラスの成形に用いられる成形型。

（２） Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比は、０．５倍以上である（１）記載の成形型。

（３） 前記保護膜は、Ｒｈを実質的に含有しない（１）又は（２）記載の成形型。

（４） 型母材の成形面上に、Ｉｒ及びＲｅを、Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比が２．５倍以下になる含量で含有する保護膜を形成する工程を有するランタン系ガラスの成形に用いられる成形型の製造方法。

（５） Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比を、０．５倍以上にする（４）記載の成形型の製造方法。

（６） 前記保護膜にＲｈを実質的に含有させない（４）又は（５）記載の成形型の製造方法。

（７） （１）から（３）いずれか記載の成形型を用いてランタン系ガラスをプレス成形する工程を有する光学素子の製造方法。

（８） 前記ランタン系ガラスとして、Ｂ_２Ｏ_３成分、Ｌａ_２Ｏ_３成分及びＺｎＯ成分と、Ｎｂ_２Ｏ_５成分、Ｔａ_２Ｏ_５成分及びＷＯ_３成分からなる群より選ばれる１種以上と、を含有するものを用いる（７）記載の光学素子の製造方法。

（９） 前記ランタン系ガラスとして、屈折率（ｎｄ）が１．７５〜１．８５及びアッベ数（νｄ）が３５〜４５の範囲の光学定数を有し、酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ_２成分 ０〜２０％
Ｂ_２Ｏ_３成分 １０〜３０％
Ｌａ_２Ｏ_３成分 １５〜４０％
ＺｒＯ_２成分 ０〜１５％
Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ０〜２０％
Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜２０％
ＷＯ_３成分 ０〜２０％
ＺｎＯ成分 １０〜３０％
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜５％
の各成分を含有し、転移点（Ｔｇ）が５００〜５９０℃、屈伏点（Ａｔ）が５３０〜６３０℃であり、９５０℃、２時間の条件の失透試験にて失透が見られないものを用いる（８）記載の光学素子の製造方法。

（１０） （１）から（３）いずれか記載の成形型を用いてランタン系ガラスをプレス成形し、得られる光学素子を用いる光学機器の製造方法。

（１１） 前記ランタン系ガラスとして、Ｂ_２Ｏ_３成分、Ｌａ_２Ｏ_３成分及びＺｎＯ成分と、Ｎｂ_２Ｏ_５成分、Ｔａ_２Ｏ_５成分及びＷＯ_３成分からなる群より選ばれる１種以上と、を含有するものを用いる（１０）記載の光学機器の製造方法。

（１２） 前記ランタン系ガラスとして、屈折率（ｎｄ）が１．７５〜１．８５及びアッベ数（νｄ）が３５〜４５の範囲の光学定数を有し、酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ_２成分 ０〜２０％
Ｂ_２Ｏ_３成分 １０〜３０％
Ｌａ_２Ｏ_３成分 １５〜４０％
ＺｒＯ_２成分 ０〜１５％
Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ０〜２０％
Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜２０％
ＷＯ_３成分 ０〜２０％
ＺｎＯ成分 １０〜３０％
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜５％
の各成分を含有し、転移点（Ｔｇ）が５００〜５９０℃、屈伏点（Ａｔ）が５３０〜６３０℃であり、９５０℃、２時間の条件の失透試験にて失透が見られないものを用いる（１１）記載の光学機器の製造方法。

本発明によれば、成形型の成形面上に設ける保護膜のＩｒ及びＲｅの含量の比率を所定の範囲内にすることにより、特にランタン系ガラスを成形する際に、成形されたガラスに割れや傷、曇りが生じ難い成形型及びその製造方法を提供できる。

本発明の一実施形態に係る成形型の断面図である。

本発明の成形型は、成形面を有する型母材と、前記成形面上に設けられた保護膜と、を備える成形型であって、前記保護膜は、Ｉｒ及びＲｅを、Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比が２．５倍以下になる含量で含有し、前記成形型は、ランタン系ガラスの成形に用いられる。

以下、本発明の成形型及びその製造方法、並びに、光学素子及び光学機器の製造方法について詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。なお、説明が重複する箇所については、適宜説明を省略する場合があるが、発明の趣旨を限定するものではない。

＜実施形態＞
本発明の一実施形態は、ガラスＧを押圧する下型２０及び上型３０を備える成形型１０である。図１は、本発明の第１実施形態に係る成形型の断面図である。

〔下型及び上型〕
成形型１０は、図１に示すように、下型２０及び上型３０を有する。このうち、下型２０の上側の面は、上側にガラスＧが設置される成形面２１１を有する。また、上型３０の下側の面は、下型２０の成形面２１１に対向し、この成形面２１１に接近及び離隔してガラスＧを押圧する成形面３１１を有する。ここで、下型２０は、成形面２１１を有する型母材２１と、成形面２１１の表面に設けられる保護膜２３と、から構成される。また、上型３０は、成形面３１１を有する型母材３１と、成形面３１１の表面に設けられる保護膜３３と、から構成される。

（保護膜）
成形型１０に設けられる保護膜２３、３３は、少なくともＩｒ及びＲｅを、Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比（Ｒｅ／Ｉｒ）が２．５倍以下になる含量で含有する。これにより、成形されたガラスＧへの曇りを生じ難くすることができる。また、高価なＲｅの含量が低減されるため、保護膜２３、３３の材料コストを低減できる。ここで、Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比は、２．５倍以下であることが好ましく、２．３倍以下であることがより好ましく、２．２倍以下であることが最も好ましい。

一方で、Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比（Ｒｅ／Ｉｒ）の下限は、０．５倍であることが好ましい。これにより、成形されたガラスＧへの割れや傷を生じ難くすることができる。このとき、ガラスＧへの割れや傷を生じ難くできる理由は、下型２０及び上型３０によって押圧されたガラスＧを冷却する際に、ガラスＧと保護膜２３、３３の間の熱膨張率差に起因してこれらの間に摩擦が生じたとしても、摩擦によってガラスＧの表面に生じる応力が低減されるためであると推察される。また、保護膜２３、３３の機械的強度が高められるため、この成形型１０を繰返してガラスＧの成形に用いたとしても、成形されるガラスＧを高精度で所望の表面状態にすることができる。すなわち、特にガラスＧの成形された面を光学素子の光学面として用いる成形方法（精密プレス成形）で光学素子を量産する場合にも、この成形型１０を好ましく用いることができる。ここで、Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比は、０．６倍以上であることがより好ましく、０．６５倍以上であることが最も好ましい。

このほか、保護膜２３、３３は、耐熱性及び／又は化学的耐久性を高めるために、例えばＯｓ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｔａ及びＷからなる群より選択される１種以上を含有してもよい。これらの金属とＩｒ及びＲｅを合わせた含有量の合計は、モル分率で６０％以上が好ましく、８０％以上がより好ましく、９９％より多いことが最も好ましい。これにより、保護膜２３、３３の耐熱性及び化学的耐久性が高められるため、保護膜２３、３３の長寿命化を図ることができる。

上記以外の成分も、保護膜２３、３３の特性を損なわない範囲で必要に応じて添加してもよい。但し、保護膜２３、３３は、Ｒｈを実質的に含有しないことが好ましい。これにより、成形されたガラスＧへの割れや傷をより生じ難くすることができる。これは、保護膜２３、３３とガラスＧとの間に生じる摩擦がより低減され易くなるためであると推察される。

保護膜２３、３３の厚さは、保護膜の組成や機械的強度に応じて適宜設定されるが、平均して５０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以上であることがより好ましく、２００ｎｍ以上であることが最も好ましい。これにより、ガラスへの傷や割れを生じ難くすることができる。これは、保護膜２３、３３の形成が不十分な領域によるガラスとの摩擦が低減されるためであると推察される。それとともに、Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比が所望の範囲内にある膜が剥離し難くなると推察されるため、成形されたガラスＧへの曇りをより生じ難くすることができる。一方、保護膜２３、３３の厚さは、３０００ｎｍ以下であることが好ましく、１５００ｎｍ以下であることがより好ましく、１０００ｎｍ以下であることが最も好ましい。これにより、保護膜２３、３３の形成に要する貴金属の量が低減されるため、保護膜２３、３３の材料コストを低減できる。

（型母材）
下型２０及び上型３０の型母材２１、３１は、保護膜２３、３３の形成された成形面２１１、３１１を有する。ここで、型母材２１、３１の材質は、ガラスＧの硬さやガラス転移点（Ｔｇ）等に応じて適宜設定されるが、その熱膨張係数が、保護膜２３、３３の熱膨張係数と略等しい材質であることが好ましい。これにより、保護膜２３、３３の形成された型母材２１、３１を加熱及び冷却した際に、保護膜２３、３３が型母材２１、３１から剥離し難くなる。そのため、保護膜２３、３３の長寿命化を図ることができる。なお、保護膜２３、３３は、成形面２１１、３１１を覆うように設けられていればよく、必ずしも下型２０及び上型３０が当接する当接面２１３、３１３に設けられている必要はない。

一方で、型母材２１、３１は、熱膨張係数がガラスＧの熱膨張係数以下であるような材質であることが好ましい。これにより、ガラスＧをプレスした後で冷却する際に、型母材２１、３１がガラスＧに比べて収縮し難くなる。そのため、ガラスＧへの傷や割れをより低減でき、且つ、保護膜２３、３３の剥離や型母材２１、３１の破損を低減して成形型１０の長寿命化を図ることができる。これは、ガラスＧから型母材２１、３１に向かって作用する応力が低減されるためであると推測される。

このような部材として、例えばタングステンカーバイト（ＷＣ）やシリコンカーバイト（ＳｉＣ）等の超硬部材を用いることができる。これにより、型母材２１、３１に傷が入り難くなるため、特にガラスＧの成形面を光学素子の光学面として用いるような場合（精密プレス成形）であっても、ガラスＧに高精度で所望の表面状態をもたらすことができる。また、ガラスＧを押圧する際の大きな圧力に耐えられるため、型母材２１、３１の長寿命化を図ることができる。

なお、型母材２１、３１やその成形面２１１、３１１の形状は、押圧により作製されるガラス成形体の形状に応じて適宜設定される。

（中間膜）
保護膜２３、３３と型母材２１、３１との間には、図示しない中間膜を設けてもよい。これにより、保護膜２３、３３が剥離した場合にも型母材２１、３１が露出し難くなる。そのため、型母材２１、３１の成形面２１１、３１１への傷を低減でき、型母材２１、３１の長寿命化を図ることができる。また、保護膜２３、３３と型母材２１、３１とが直接接触しなくなるため、密着強度が弱くなるような保護膜２３、３３と型母材２１、３１の組み合わせであっても、保護膜２３、３３の剥離を低減できる。ここで、保護膜２３、３３は、中間膜の外側にある最外膜（すなわち、ガラスＧと直接接触する膜）を指す。

なお、本発明の中間膜は、単独の膜であってもよく、複数の膜であってもよい。特に、中間膜を複数の膜で形成することにより、成形面２１１、３１１への傷をより低減でき、且つより幅広い保護膜２３、３３と型母材２１、３１の組み合わせを用いることができる。

〔胴型〕
成形型１０は、下型２０及び上型３０の一部と当接し且つこれらの側面を包囲するように、図示しない胴型を有してもよい。これにより、下型２０及び上型３０の接近及び離隔の軌道が規定されるので、成形面２１１と成形面３１１との位置関係を一定に保つことができる。従って、所望の形状を有するガラスＧの成形体を安定的に作製できる。

胴型の材質は、ガラスＧを押圧する際の熱に耐え且つ変形し難い材質であれば特に限定されないが、熱伝導率の低い材料で形成することが好ましい。これにより、成型工程における熱効率を高めることができる。このような部材として、例えばタングステンカーバイト（ＷＣ）やシリコンカーバイト（ＳｉＣ）等の超硬部材を用いることができる。これにより、胴型に傷が入り難くなるため、所望の形状を有するガラスＧの成形体を、より安定的に作製できる。

〔成形型の製造方法〕
成形型の製造方法は、型母材２１、３１の成形面２１１、３１１上に、Ｉｒ及びＲｅを、Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比が２．５倍以下になる含量で含有する保護膜２３、３３を形成する工程を有する。

保護膜２３、３３を形成する手段は、薄膜状の金属含有膜を形成できる手段の中から適宜選択されるが、ＤＣスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンプレーティング法等のプラズマを用いた物理蒸着の手段を用いることが好ましい。このような物理蒸着では、プラズマによって保護膜の材料の微粒子が形成されるため、特にＩｒ（沸点４４２８℃）やＲｅ（沸点５５９６℃）のように融点及び沸点の高い金属に他の沸点の低い金属を加えるような場合であっても、所望の組成の金属膜を形成することができる。

このとき、形成される保護膜２３、３３のＩｒの含量に対するＲｅの含量のモル比が２．５倍以下になるように、より好ましくは０．５倍以上２．５倍以下の範囲内になるように、Ｉｒ及びＲｅの原料からの供給量を調整する。

ここで、物理蒸着の手段を用いる場合、Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比を調整する手段は、Ｉｒ、Ｒｅ等の原料を粉末化して保護膜２３、３３の組成に近い組成のターゲットを形成してスパッタ装置内に配置し、このターゲットに向けて放電を行ってプラズマを発生させてもよい。これにより、１回プラズマを発生させるだけで保護膜２３、３３の組成に近い組成の微粒子が発生するため、プラズマを発生させる回数及び保護膜２３、３３の厚さを低減できることで、保護膜２３、３３の生産コストを低減できる。

また、Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比を調整する手段として、Ｉｒ、Ｒｅ等の原料をそのままターゲットとして各々スパッタ装置内に配置し、これらのターゲットの各々に向けて放電を行ってプラズマを発生させてもよい。このとき、成膜する保護膜２３、３３の各成分の含有量に応じて、放電に用いる電源のパルス幅及び／又は印加電圧を調整しながら、各ターゲットに向けて放電することが好ましい。これにより、電源のパルス幅及び印加電圧に応じた量の原料の微粒子がターゲットから発生するため、保護膜２３、３３に含まれる各成分の含有量をスパッタ装置内で微調整することが可能になる。

ここで、保護膜２３、３３を形成する際、保護膜２３、３３は成形面２１１、３１１の全面を覆うようにする。これにより、成形されるガラスＧに生じる傷を低減できる。これは、保護膜２３、３３によって、成形面２１１、３１１の全面でガラスＧとの摩擦が小さくなるためであると推察される。

なお、保護膜２３、３３は、成形面２１１、３１１を覆うように形成すればよく、必ずしも下型２０及び上型３０が当接する当接面２１３、３１３に形成する必要はない。しかしながら、成形面２１１、３１１のみならず当接面２１３、３１３をも覆うように保護膜２３、３３を形成することにより、下型２０及び上型３０が当接する際の型母材２１、３１への傷が低減されるため、成形されるガラスＧの寸法精度を高めつつ、型母材２１、３１の長寿命化を図ることができる。

〔光学素子の作製〕
この成形型１０を用いて、ガラスＧをプレスして光学素子を製造する。ここで用いるプレス成形装置は、ガラスＧを加熱してプレス成形することが可能な装置である限り特に限定されないが、例えば成形型１０の下型１１及び上型１２の間にガラスＧを供給する機構と、成形型１０に供給されたガラスＧを加熱して軟化する機構と、軟化したガラスＧを押圧する機構と、押圧したガラスＧを冷却する機構と、を備えたプレス成形装置を用いることが好ましい。これにより、ガラスＧが軟化した後で押圧され、その後冷却されるため、ガラスＧの成形を円滑に行うことができ、例えば光学素子の生産性を高めることができる。

成形型１０に供給するガラスＧは、少なくともランタン系ガラスを用いることができる。ランタン系ガラスは、高屈折率（屈折率（ｎｄ）＝１．７５〜１．８５）及び比較的低い分散（アッベ数（νｄ）＝３５〜４５）を有するため、カメラ用のレンズやプロジェクタ用のミラー及びプリズム等の光学素子に好ましく用いられるガラスであるが、プレス成形時に割れ易く、傷が入り易く、且つ成形後のガラスに曇りが生じ易い欠点があった。この点、ランタン系ガラスの成形型１０として用いることにより、ガラスＧに生じる割れや傷、曇りを低減することができる。このとき、特にガラスＧへの割れや傷を生じ難くできる理由は、下型２０及び上型３０によって押圧されたガラスＧを冷却する際に、ガラスＧと保護膜２３、３３の間の熱膨張率差に起因してこれらの間に摩擦が生じたとしても、摩擦によってガラスＧの表面に生じる応力が低減されるためであると推察される。

ここで、ガラスＧとして用いられるランタン系ガラスは、Ｂ_２Ｏ_３成分、Ｌａ_２Ｏ_３成分及びＺｎＯ成分と、Ｎｂ_２Ｏ_５成分、Ｔａ_２Ｏ_５成分及びＷＯ_３成分からなる群より選ばれる１種以上と、を含有するものを用いることが好ましい。これにより、ガラスＧの安定性が高められることで、プレス成形時におけるガラス成分の結晶化による失透が低減される。そのため、保護膜２３、３３への傷の形成を低減でき、保護膜２３、３３の長寿命化を図ることができる。これは、失透したガラスＧの結晶化された部分と保護膜２３、３３との接触による傷の形成が低減されるためであると推察される。

より具体的には、ランタン系ガラスの組成は、酸化物基準の質量％で、以下の範囲内にあることが好ましい。
（好ましい範囲）
ＳｉＯ_２成分 ０〜２０％
Ｂ_２Ｏ_３成分 １０〜３０％
Ｌａ_２Ｏ_３成分 １５〜４０％
ＺｒＯ_２成分 ０〜１５％
Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ０〜２０％
Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜２０％
ＷＯ_３成分 ０〜２０％
ＺｎＯ成分 １０〜３０％
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜５％

（より好ましい範囲）
ＳｉＯ_２成分 １〜１５％
Ｂ_２Ｏ_３成分 １３〜２７％
Ｌａ_２Ｏ_３成分 ２０〜４０％
ＺｒＯ_２成分 １〜１５％
Ｎｂ_２Ｏ_５成分 １〜１７％
Ｔａ_２Ｏ_５成分 １〜１５％
ＷＯ_３成分 １〜１５％
ＺｎＯ成分 １２〜３０％
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０．１〜５％

（最も好ましい範囲）
ＳｉＯ_２成分 １〜７．５％
Ｂ_２Ｏ_３成分 １５．５〜２５％
ただし、ＳｉＯ_２成分＋Ｂ_２Ｏ_３成分 １６．５〜３０％未満
Ｌａ_２Ｏ_３成分 ２５〜４０％
ＺｒＯ_２成分 １．５〜１０％
Ｎｂ_２Ｏ_５成分 １〜１５％
Ｔａ_２Ｏ_５成分 １〜１０％
ＷＯ_３成分 １〜１０％
ＺｎＯ成分 １５．５〜３０％
Ｌｉ_２Ｏ成分 ０．６〜５％

ここで、「酸化物換算組成」とは、本発明のガラス構成成分の原料として使用される酸化物、複合塩、金属弗化物等が溶融時に全て分解され酸化物へ変化すると仮定した場合に、当該生成酸化物の総質量を１００質量％として、ガラス中に含有される各成分を表記した組成である。

上記の各成分の他に、ランタン系ガラスには他の成分（例えば、ＧｅＯ_２成分、ＴｉＯ_２成分、Ａｌ_２Ｏ_３成分、ＭｇＯ成分、ＣａＯ成分、ＳｒＯ成分、ＢａＯ成分、Ｓｂ_２Ｏ_３成分等）を、ガラスに求められる特性を損なわない範囲で必要に応じて添加できる。但し、ＰｂＯ成分は、環境上の影響を低減する観点から、不可避な混入を除いて実質的に含有しないことが好ましい。

このランタン系ガラスとして、転移点（Ｔｇ）が５００℃以上のものを用いることが好ましい。このようなランタン系ガラスは、必然的にプレス成形温度が高く、成形後のガラスＧには割れや傷、曇りが生じ易い。この点、上述の成形型１０で転移点（Ｔｇ）が５００℃以上のランタン系ガラスを用いることで、成形時にガラスＧを割れ難くし、成形後のガラスＧに傷や曇りを生じ難くできる。このとき、特にガラスＧへの割れや傷を生じ難くできる理由は、プレス成形温度が高まって加熱時及び冷却時のガラスＧの膨張量及び収縮量が大きくなっても、ガラスＧと保護膜２３、３３との摩擦によってガラスＧの表面に生じる応力が低減されるためであると推察される。従って、このランタン系ガラスの転移点（Ｔｇ）は、好ましくは５００℃、より好ましくは５１０℃、最も好ましくは５２０℃を下限とする。

一方で、このランタン系ガラスとして、転移点（Ｔｇ）が５９０℃以下のものを用いることが好ましい。これにより、ガラスＧをより低温で加熱した場合にも、ガラスＧがプレス成形に耐えうる程度の粘度に軟化する。そのため、プレス後の冷却時における成形型１０及びガラスＧの収縮量を低減できることで、成形によるガラスＧへの割れや傷、曇りをより低減することができる。また、保護膜２３、３３の酸化を低減して保護膜２３、３３の長寿命化を図ることもできる。従って、このランタン系ガラスの転移点（Ｔｇ）は、好ましくは５９０℃、より好ましくは５８０℃、最も好ましくは５７０℃を上限とする。

また、このランタン系ガラスとして、屈伏点（Ａｔ）が５３０℃以上のものを用いることが好ましい。このようなランタン系ガラスは、必然的にプレス成形温度が高く、成形後のガラスＧには割れや傷、曇りが生じ易い。この点、上述の成形型１０で屈伏点（Ａｔ）が５３０℃以上のランタン系ガラスを用いることで、成形時にガラスＧを割れ難くし、成形後のガラスＧに傷や曇りを生じ難くできる。従って、このランタン系ガラスの屈伏点（Ａｔ）は、好ましくは５３０℃、より好ましくは５４０℃、最も好ましくは５５０℃を下限とする。

一方で、このランタン系ガラスとして、屈伏点（Ａｔ）が６３０℃以下のものを用いることが好ましい。これにより、ガラスＧの成形温度をより低くできる。また、ガラスＧをより低温で加熱した場合にも、ガラスＧをより少ない押圧力で所望の形状にプレス成形できる。そのため、成形型１０の当接面２１３、３１３への傷の形成を低減できることで、成形型１０の長寿命化を図ることができる。従って、このランタン系ガラスの屈伏点（Ａｔ）は、好ましくは６３０℃、より好ましくは６２０℃、最も好ましくは６１０℃を上限とする。

また、このランタン系ガラスとして、９５０℃、２時間の条件の失透試験にて失透が見られないものを用いることが好ましい。これにより、プレス成形時におけるガラス成分の結晶化による失透が低減され易くなる。そのため、保護膜２３、３３への傷の形成を低減でき、保護膜２３、３３の長寿命化を図ることができる。これは、失透したガラスＧの結晶化された部分と保護膜２３、３３との接触による傷の形成が低減されるためであると推察される。

なお、本発明で用いられるガラスＧは、上述のガラスを含めたより幅広い組成範囲及び特性範囲のガラスのプレス成形に好ましく対応できる。

ランタン系ガラスをプレス成形する際に加熱する温度は、ランタン系ガラスの転移点（Ｔｇ）や屈伏点（Ａｔ）等に応じて適宜設定されるが、例えば（Ａｔ＋０）℃以上であることが好ましく、（Ａｔ＋５）℃以上であることがより好ましく、（Ａｔ＋１０）℃以上であることが最も好ましい。これにより、ガラスＧがプレス成形に耐えうる程度の粘度に軟化し易くなる。そのため、保護膜２３、３３の型母材２１、３１からの剥離を低減して保護膜２３、３３の長寿命化を図ることができる。これは、ガラスＧを押圧する際の保護膜２３、３３への応力が低減されるためであると推察される。一方で、ランタン系ガラスをプレス成形する温度は、例えば７５０℃以下であることが好ましく、７００℃以下であることがより好ましく、６５０℃以下であることが最も好ましい。これにより、保護膜２３、３３の酸化が低減されるため、保護膜２３、３３の長寿命化を図ることができる。

［光学機器の作製］
この方法によって、レンズやプリズム等の光学素子が作製される。また、この光学素子を用いて、カメラやプロジェクタ等の光学機器を製造することも好ましい。これにより、ガラスＧのプレス成形による割れや傷、曇りが低減されるため、光学素子及び光学機器の信頼性を高めつつ、これらの生産効率を高めることができる。

以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
成形型の型母材として、各々直径１５．０ｍｍ、高さ１２．５ｍｍのＷＣからなる下型用母材及び上型用母材を用いた。ここで、下型用母材の上側の面と上型用母材の下側の面には、互いに対向するように成形面を形成した。この成形面は、内径１５．０ｍｍの円筒形状の胴型を下型用母材に嵌め込み、上型用母材をこの胴型に嵌め込んだ状態で、下型用母材の上側の面と上型用母材の下側の面とを対向させつつ接触させたときに、直径１２ｍｍ、高さ２．５ｍｍの略扁球面形状の空隙が形成されるように形成した。

ここで、下型用母材の上側の面と上型用母材の下側の面の全面に、Ｉｒ：５０％、Ｒｅ：５０％を含有する、厚さ２００ｎｍの保護膜を形成し、下型及び上型を形成した（Ｒｅ／Ｉｒ＝１．０）。ここで、保護膜の形成は、ＤＣスパッタリング装置（型番：Ｅ−４００Ｓ、キヤノンアネルバ株式会社製）を用い、電圧３００ＶでＩｒからなるターゲットに放電しつつ、電圧３００ＶでＲｅからなるターゲットに放電することで行った。

これにより形成された下型及び上型を用い、ランタン系ガラスのプレス成形を行った。ここで、ランタン系ガラスとして、株式会社オハラ製のＬ−ＬＡＨ８１（商品名）を用いた。また、このガラスは、転移点（Ｔｇ）が５６６℃、屈伏点（Ａｔ）が６０２℃であり、且つ９５０℃、２時間の条件の失透試験にて失透が見られないものであった。

上述のガラスを成形型の下型の成形面上に供給し、内径１５．０ｍｍ、外径２０．０ｍｍ、高さ２２．０ｍｍのＷＣからなる円筒形状の胴型をこの下型に嵌め込み、上型をこの胴型に嵌め込んで、下型、上型及び胴型を成形型に組み立てた。次いで、成形型を６２０℃に加熱して軟化させた後、１００ｋｇｆの力で上型を降ろしてガラスを押圧し、ガラスをプレス成形した。プレス成形を行った後、成形型を約１００℃まで徐々に冷却した後で、成形型を上型及び下型に分解し、光学素子を取り出した。

その結果、１００個のガラスに対して上述の方法を用いて成形を行ったところ、割れが発生したガラスは１個であり、傷が入ったガラスは０個であった。その一方で、成形されたガラスには、曇りは発生しなかった。

（実施例２）
下型用母材の上側の面と上型用母材の下側の面の全面に、Ｉｒ：６０％、Ｒｅ：４０％を含有する、厚さ５００ｎｍの保護膜を形成し、下型及び上型を形成した（Ｒｅ／Ｉｒ＝０．６７）。その他の工程は、実施例１と同様に行った。

その結果、１００個のガラスに対して上述の方法を用いて成形を行ったところ、割れが発生したガラスは２個であり、傷が入ったガラスは１個であった。その一方で、成形されたガラスには、曇りは発生しなかった。

（実施例３）
下型用母材の上側の面と上型用母材の下側の面の全面に、Ｉｒ：５０％、Ｒｅ：４０％、Ｒｈ：１０％を含有する、厚さ３００ｎｍの保護膜を形成し、下型及び上型を形成した（Ｒｅ／Ｉｒ＝０．８）。その他の工程は、実施例１と同様に行った。

その結果、１００個のガラスに対して上述の方法を用いて成形を行ったところ、割れが発生したガラスは２０個であり、傷が入ったガラスは１０個であった。その一方で、成形されたガラスには、曇りは発生しなかった。

（比較例１）
下型用母材の上側の面と上型用母材の下側の面の全面に、Ｉｒ：８０％、Ｒｅ：２０％を含有する、厚さ３００ｎｍの保護膜を形成し、下型及び上型を形成した（Ｒｅ／Ｉｒ＝０．２５）。その他の工程は、実施例１と同様に行った。

その結果、１００個のガラスに対して上述の方法を用いて成形を行ったところ、割れが発生したガラスは５０個であり、傷が入ったガラスは２０個であった。その一方で、成形されたガラスには、曇りは発生しなかった。

（比較例２）
下型用母材の上側の面と上型用母材の下側の面の全面に、Ｉｒ：２０％、Ｒｅ：８０％を含有する、厚さ３００ｎｍの保護膜を形成し、下型及び上型を形成した（Ｒｅ／Ｉｒ＝４．０）。その他の工程は、実施例１と同様に行った。

その結果、１００個のガラスに対して上述の方法を用いて成形を行ったところ、成形されたガラスのうち６０個に曇りが発生した。その一方で、成形されたガラスには、割れや傷は入らなかった。

実施例１〜３と比較例１〜２の結果を比較すると、Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比が０．５倍以上２．５倍以下になる含量でＩｒ及びＲｅを含有する保護膜が形成された成形型をランタン系ガラスの成形に用いたときに、成形されたガラスに割れや傷を生じ難くすることができ、且つ曇りを生じ難くできることがわかる。

（参考例１）
実施例１と同様に形成された下型及び上型を用い、フッ化物ガラスのプレス成形を行った。ここで、フッ化物ガラスとして、株式会社オハラ製のＳ−ＦＰＬ５１（商品名）を用いた。また、このガラスは、転移点（Ｔｇ）が４５８℃、屈伏点（Ａｔ）が４８９℃であり、且つ９５０℃、２時間の条件の失透試験にて失透が見られないものであった。その他の工程は、実施例１と同様に行った。

その結果、１００個のガラスに対して上述の方法を用いて成形を行ったところ、割れが発生したガラスは４０個であった。その一方で、成形されたガラスには、曇りは発生しなかった。

（参考例２）
比較例１と同様に形成された下型及び上型を用い、フッ化物ガラスのプレス成形を行った。ここで、フッ化物ガラスとして、株式会社オハラ製のＳ−ＦＰＬ５１（商品名）を用いた。このガラスは、９５０℃、２時間の条件の失透試験にて失透が見られないものであった。その他の工程は、比較例１と同様に行った。

その結果、１００個のガラスに対して上述の方法を用いて成形を行ったところ、割れが発生したガラスは４０個であり、傷が入ったガラスは１０個であった。その一方で、成形されたガラスには、曇りは発生しなかった。

実施例１と参考例１の結果を比較すると、ランタン系ガラスを用いてプレス成形を行った場合であっても、ランタン系ガラス以外のフッ化物ガラスを用いてプレス成形を行った場合と大差ない、良好な成形結果を得られることがわかる。一方、比較例１と参考例２の結果を比較すると、ランタン系ガラスを用いてプレス成形を行った場合、ランタン系ガラス以外のフッ化物ガラスを用いてプレス成形を行った場合に比べて割れや傷が著しく増加していることがわかる。

以上のことから、本願発明の成形型は、特にランタン系ガラスの成形に用いたときにも、成形されたガラスに割れや傷を生じ難くすることができ、曇りを生じ難くできることがわかる。

１０ 成形型
１１ 下型
１２ 上型
２０ 下型
２１ 型母材
２３ 保護膜
３０ 上型
３１ 型母材
３３ 保護膜
２１１ 成形面
２１３ 当接面
３１１ 成形面
３１３ 当接面

Claims (12)

1. 成形面を有する型母材と、前記成形面上に設けられた保護膜と、を備える成形型であって、
   前記保護膜は、Ｉｒ及びＲｅを、Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比が２．５倍以下になる含量で含有し、
   前記成形型は、ランタン系ガラスの成形に用いられる成形型。
2. Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比は、０．５倍以上である請求項１記載の成形型。
3. 前記保護膜は、Ｒｈを実質的に含有しない請求項１又は２記載の成形型。
4. 型母材の成形面上に、Ｉｒ及びＲｅを、Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比が２．５倍以下になる含量で含有する保護膜を形成する工程を有するランタン系ガラスの成形に用いられる成形型の製造方法。
5. Ｉｒの含量に対するＲｅの含量のモル比を、０．５倍以上にする請求項４記載の成形型の製造方法。
6. 前記保護膜にＲｈを実質的に含有させない請求項４又は５記載の成形型の製造方法。
7. 請求項１から３いずれか記載の成形型を用いてランタン系ガラスをプレス成形する工程を有する光学素子の製造方法。
8. 前記ランタン系ガラスとして、Ｂ_２Ｏ_３成分、Ｌａ_２Ｏ_３成分及びＺｎＯ成分と、Ｎｂ_２Ｏ_５成分、Ｔａ_２Ｏ_５成分及びＷＯ_３成分からなる群より選ばれる１種以上と、を含有するものを用いる請求項７記載の光学素子の製造方法。
9. 前記ランタン系ガラスとして、屈折率（ｎｄ）が１．７５〜１．８５及びアッベ数（νｄ）が３５〜４５の範囲の光学定数を有し、酸化物基準の質量％で、
   ＳｉＯ_２成分 ０〜２０％
   Ｂ_２Ｏ_３成分 １０〜３０％
   Ｌａ_２Ｏ_３成分 １５〜４０％
   ＺｒＯ_２成分 ０〜１５％
   Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ０〜２０％
   Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜２０％
   ＷＯ_３成分 ０〜２０％
   ＺｎＯ成分 １０〜３０％
   Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜５％
   の各成分を含有し、転移点（Ｔｇ）が５００〜５９０℃、屈伏点（Ａｔ）が５３０〜６３０℃であり、９５０℃、２時間の条件の失透試験にて失透が見られないものを用いる請求項８記載の光学素子の製造方法。
10. 請求項１から３いずれか記載の成形型を用いてランタン系ガラスをプレス成形し、得られる光学素子を用いる光学機器の製造方法。
11. 前記ランタン系ガラスとして、Ｂ_２Ｏ_３成分、Ｌａ_２Ｏ_３成分及びＺｎＯ成分と、Ｎｂ_２Ｏ_５成分、Ｔａ_２Ｏ_５成分及びＷＯ_３成分からなる群より選ばれる１種以上と、を含有するものを用いる請求項１０記載の光学機器の製造方法。
12. 前記ランタン系ガラスとして、屈折率（ｎｄ）が１．７５〜１．８５及びアッベ数（νｄ）が３５〜４５の範囲の光学定数を有し、酸化物基準の質量％で、
    ＳｉＯ_２成分 ０〜２０％
    Ｂ_２Ｏ_３成分 １０〜３０％
    Ｌａ_２Ｏ_３成分 １５〜４０％
    ＺｒＯ_２成分 ０〜１５％
    Ｎｂ_２Ｏ_５成分 ０〜２０％
    Ｔａ_２Ｏ_５成分 ０〜２０％
    ＷＯ_３成分 ０〜２０％
    ＺｎＯ成分 １０〜３０％
    Ｌｉ_２Ｏ成分 ０〜５％
    の各成分を含有し、転移点（Ｔｇ）が５００〜５９０℃、屈伏点（Ａｔ）が５３０〜６３０℃であり、９５０℃、２時間の条件の失透試験にて失透が見られないものを用いる請求項１１記載の光学機器の製造方法。

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