JP3492005B2 - ガラス光学素子の成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レンズ、プリズム等の
ガラス光学素子のプレス成形方法に関するものである。
ガラス光学素子のプレス成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ガラス光学素子のプレス成形にお
いて良好な成形品を得るためには、ガラス成形用素材と
成形型との間の融着を防止することが大きな課題であっ
た。このため、従来、成形型を改良する技術が提案され
ている。いくつかの例を挙げるならば、特開昭４９−５
１１１２には１３Ｃｒマルテンサイト鋼が、特開昭５２
−４５６１３にはＳｉＣ及びＳｉ3 Ｎ4 が、特開昭６０
−２４６２３０には超硬合金に貴金属を形成した材料が
提案されている。
いて良好な成形品を得るためには、ガラス成形用素材と
成形型との間の融着を防止することが大きな課題であっ
た。このため、従来、成形型を改良する技術が提案され
ている。いくつかの例を挙げるならば、特開昭４９−５
１１１２には１３Ｃｒマルテンサイト鋼が、特開昭５２
−４５６１３にはＳｉＣ及びＳｉ3 Ｎ4 が、特開昭６０
−２４６２３０には超硬合金に貴金属を形成した材料が
提案されている。
【０００３】特開昭６１−１３６９２８には金属とセラ
ミックスからなる複合材母材に窒化物、炭化物、酸化物
及び金属の中間層を介して貴金属を形成した型材が提案
されている。また、特開昭６０−８１０３２にはガラス
状カーボン、炭化珪素、窒化珪素及びサイアロンの型材
が提案されている。
ミックスからなる複合材母材に窒化物、炭化物、酸化物
及び金属の中間層を介して貴金属を形成した型材が提案
されている。また、特開昭６０−８１０３２にはガラス
状カーボン、炭化珪素、窒化珪素及びサイアロンの型材
が提案されている。
【０００４】更に、近年の薄膜技術の進歩に従い、特開
昭６１−１８３１３４には超硬合金上にダイヤモンドあ
るいはダイヤモンド状炭素膜を形成して成形型すること
が提案されている。
昭６１−１８３１３４には超硬合金上にダイヤモンドあ
るいはダイヤモンド状炭素膜を形成して成形型すること
が提案されている。
【０００５】また、近年では更に、上記融着防止のた
め、成形素材の改良が提案され始めている。この様な成
形素材の改良に関する提案として、例えば、特公平２−
１７７８号公報、特公平２−１７７９号公報、特公平２
−１７８０号公報及び特公昭６１−２９８９０号公報に
はガラス基体の表面に該ガラス基体よりもガラス転移点
温度の高いガラスの被覆、また酸化ケイ素被覆あるいは
炭素被覆を付与することが開示されている。また、特開
平１−２６４９３７号公報にはガラス基体の表面に有機
物の薄層を配置することが開示されている。
め、成形素材の改良が提案され始めている。この様な成
形素材の改良に関する提案として、例えば、特公平２−
１７７８号公報、特公平２−１７７９号公報、特公平２
−１７８０号公報及び特公昭６１−２９８９０号公報に
はガラス基体の表面に該ガラス基体よりもガラス転移点
温度の高いガラスの被覆、また酸化ケイ素被覆あるいは
炭素被覆を付与することが開示されている。また、特開
平１−２６４９３７号公報にはガラス基体の表面に有機
物の薄層を配置することが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
４９−５１１１２に開示されている１３Ｃｒマルテンサ
イト鋼は加工性の点で優れているが、耐擦傷性、耐熱
性、離型性が不十分なため良好な型材とはいえない。特
開昭５２−４５６１３に開示されているＳｉＣ及びＳｉ
3 Ｎ4 は耐擦傷性、耐熱性の点で優れているが、加工
性、離型性の点で問題がある。また、特開昭６０−８１
０３２に開示されているガラス状カーボンは離型性の点
で優れているが、鏡面性及び素材の強度の点に問題があ
る。
４９−５１１１２に開示されている１３Ｃｒマルテンサ
イト鋼は加工性の点で優れているが、耐擦傷性、耐熱
性、離型性が不十分なため良好な型材とはいえない。特
開昭５２−４５６１３に開示されているＳｉＣ及びＳｉ
3 Ｎ4 は耐擦傷性、耐熱性の点で優れているが、加工
性、離型性の点で問題がある。また、特開昭６０−８１
０３２に開示されているガラス状カーボンは離型性の点
で優れているが、鏡面性及び素材の強度の点に問題があ
る。
【０００７】以上の様に、型材が単一材料では、ガラス
の成形型として要求される性能を十分満足することがで
きず、特開昭６０−２４６２３０に開示されているよう
に、型母材超硬合金に不足している離型性を貴金属の型
表面処理により補っているが、耐擦傷性の点で改善が必
要である。また、特開昭６１−１８３１３４に開示され
ている超硬合金上にダイヤモンドあるいはダイヤモンド
状炭素膜を形成して、離型性を損なわずに耐擦傷性の改
善を試みているが、ダイヤモンド膜は表面粗さが大き
く、成膜後に鏡面研磨を要すること及びその鏡面研磨が
難しいという問題があり、他方のダイヤモンド状炭素膜
は高温下でのプレス成形過程において、ガラスからの揮
発反応成分により劣化・消耗するという欠点があった。
の成形型として要求される性能を十分満足することがで
きず、特開昭６０−２４６２３０に開示されているよう
に、型母材超硬合金に不足している離型性を貴金属の型
表面処理により補っているが、耐擦傷性の点で改善が必
要である。また、特開昭６１−１８３１３４に開示され
ている超硬合金上にダイヤモンドあるいはダイヤモンド
状炭素膜を形成して、離型性を損なわずに耐擦傷性の改
善を試みているが、ダイヤモンド膜は表面粗さが大き
く、成膜後に鏡面研磨を要すること及びその鏡面研磨が
難しいという問題があり、他方のダイヤモンド状炭素膜
は高温下でのプレス成形過程において、ガラスからの揮
発反応成分により劣化・消耗するという欠点があった。
【０００８】更に近年、プレス成形する硝材も多種類に
及び、硝材の成分により型成形面とガラスの反応性、密
着力に大きな差があるため硝材により型材、プレス成形
方法を変更しなければならないという不都合が生じてい
る。
及び、硝材の成分により型成形面とガラスの反応性、密
着力に大きな差があるため硝材により型材、プレス成形
方法を変更しなければならないという不都合が生じてい
る。
【０００９】本発明の第１の目的は、ガラス成形素材か
らの型成形面を劣化させる成分の揮発・拡散を防止する
と同時に、型とガラスの密着力を低下させる適度なアル
カリ金属成分を型成形面とガラスの界面に供給し、炭素
主成分の型成形面とガラスの密着力を炭素主成分の型の
みでは実現できない程度に低下させることにより、プレ
ス成形時の高温離型を達成することである。
らの型成形面を劣化させる成分の揮発・拡散を防止する
と同時に、型とガラスの密着力を低下させる適度なアル
カリ金属成分を型成形面とガラスの界面に供給し、炭素
主成分の型成形面とガラスの密着力を炭素主成分の型の
みでは実現できない程度に低下させることにより、プレ
ス成形時の高温離型を達成することである。
【００１０】本発明の第２の目的は、ガラス成形素材の
易揮発成分の過度の揮発による型成形面劣化を防止する
と同時に、炭素主成分の成形型に対して高温離型を可能
にするガラス成形素材の酸化物表面層の組成を明らかに
することである。
易揮発成分の過度の揮発による型成形面劣化を防止する
と同時に、炭素主成分の成形型に対して高温離型を可能
にするガラス成形素材の酸化物表面層の組成を明らかに
することである。
【００１１】本発明の第３の目的は、プレス成形時に表
層クラックが無く外観上良好なガラス光学素子を得るた
めのガラス成形素材の酸化物表面層の膜厚を明らかにす
ることである。
層クラックが無く外観上良好なガラス光学素子を得るた
めのガラス成形素材の酸化物表面層の膜厚を明らかにす
ることである。
【００１２】本発明の第４の目的は、アルカリ金属を含
有する酸化物表面層を有するガラス成形素材をプレス成
形する場合に、高温離型を達成できる型の成形面材料を
明らかにすることである。
有する酸化物表面層を有するガラス成形素材をプレス成
形する場合に、高温離型を達成できる型の成形面材料を
明らかにすることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】第１の本発明は、ＳｉＯ
2主成分で更にアルカリ金属酸化物を含有する酸化物表
面層を有するガラス成形素材を、アルカリ金属元素を含
有するセラミック成形型によりプレス成形することを特
徴とするガラス光学素子の成形方法である。この発明に
おいては、ガラス成形素材表面に、内部ガラスの成分の
揮発・拡散を抑制すると同時に炭素主成分の成形型に対
して高温離型できるアルカリ金属酸化物を含有した酸化
物表面層を有するガラスブランクをプレス成形して、外
観良好でしかも低コストのガラス光学素子を得ている。
2主成分で更にアルカリ金属酸化物を含有する酸化物表
面層を有するガラス成形素材を、アルカリ金属元素を含
有するセラミック成形型によりプレス成形することを特
徴とするガラス光学素子の成形方法である。この発明に
おいては、ガラス成形素材表面に、内部ガラスの成分の
揮発・拡散を抑制すると同時に炭素主成分の成形型に対
して高温離型できるアルカリ金属酸化物を含有した酸化
物表面層を有するガラスブランクをプレス成形して、外
観良好でしかも低コストのガラス光学素子を得ている。
【００１４】第２の本発明は、第１の本発明において、
ガラス成形素材の酸化物表面層が、ＳｉＯ2を８５ｍｏ
ｌ％以上、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの１種類以上の
アルカリ金属酸化物を２〜１０ｍｏｌ％、残りの成分と
してＡ１2Ｏ3及びＢ2Ｏ3の１種類以上を含有する場合で
ある。ガラス成形素材によらず、成形品の表面はクモリ
等の光学的欠陥を発生せずしかも成形型に対する密着力
が低く、高温離型のプレス成形により適している。
ガラス成形素材の酸化物表面層が、ＳｉＯ2を８５ｍｏ
ｌ％以上、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの１種類以上の
アルカリ金属酸化物を２〜１０ｍｏｌ％、残りの成分と
してＡ１2Ｏ3及びＢ2Ｏ3の１種類以上を含有する場合で
ある。ガラス成形素材によらず、成形品の表面はクモリ
等の光学的欠陥を発生せずしかも成形型に対する密着力
が低く、高温離型のプレス成形により適している。
【００１５】第３の本発明は、第１の本発明において、
ガラス成形素材の酸化物表面層の膜厚が、１０〜５０ｎ
ｍの場合である。ガラス成形素材の酸化物表面層の内部
ガラス成分の揮発・拡散を抑制する効果は膜厚１０ｎｍ
付近から著しくなり、更にプレス成形時の変形による表
層クラックの発生は変形量に依存し５０ｎｍを越えた付
近から観察され始めるため、酸化物表面層の膜厚は１０
ｎｍ〜５０ｎｍが適当である。また、この程度の薄膜で
あれば、レンズ等の光学的特性に及ぼす影響が著しく小
さい。
ガラス成形素材の酸化物表面層の膜厚が、１０〜５０ｎ
ｍの場合である。ガラス成形素材の酸化物表面層の内部
ガラス成分の揮発・拡散を抑制する効果は膜厚１０ｎｍ
付近から著しくなり、更にプレス成形時の変形による表
層クラックの発生は変形量に依存し５０ｎｍを越えた付
近から観察され始めるため、酸化物表面層の膜厚は１０
ｎｍ〜５０ｎｍが適当である。また、この程度の薄膜で
あれば、レンズ等の光学的特性に及ぼす影響が著しく小
さい。
【００１６】
【００１７】第４の本発明は、第１の本発明において、
アルカリ金属元素を含有するセラミック成形型が、成形
面最表部に窒化物膜を有し、該窒化物膜にＬｉ、Ｎａ及
びＫの１種類以上をイオン注入した型の場合である。数
％程度のＬｉ、Ｎａ、Ｋを含有した硬質窒化物膜は、ア
ルカリ金属酸化物含有酸化物表面層を有するガラスブラ
ンクに対する外観良好かつ高温離型のプレス成形に特に
適している。
アルカリ金属元素を含有するセラミック成形型が、成形
面最表部に窒化物膜を有し、該窒化物膜にＬｉ、Ｎａ及
びＫの１種類以上をイオン注入した型の場合である。数
％程度のＬｉ、Ｎａ、Ｋを含有した硬質窒化物膜は、ア
ルカリ金属酸化物含有酸化物表面層を有するガラスブラ
ンクに対する外観良好かつ高温離型のプレス成形に特に
適している。
【００１８】
【実施例】（参考例１）
図１は本発明の成形方法を実施するための装置を概略的
に示しており、図中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高密度
の炭素材を使用している。なお、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、１１は
下型、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。
に示しており、図中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高密度
の炭素材を使用している。なお、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、１１は
下型、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。
【００１９】図２は本発明に用いた成形用ガラスブラン
クの模式図であり、図中６０は成形用ガラス素材、６１
は酸化物表面層、６５は酸化物表面層を有する成形用ガ
ラスブランクである。
クの模式図であり、図中６０は成形用ガラス素材、６１
は酸化物表面層、６５は酸化物表面層を有する成形用ガ
ラスブランクである。
【００２０】図３は本発明に用いた成形型の模式図であ
り、図中７０は型母材、７１は金属膜、７２は硬質化合
物膜、７３は炭素主成分の離型膜、７５は離型膜を有す
る成形型である。
り、図中７０は型母材、７１は金属膜、７２は硬質化合
物膜、７３は炭素主成分の離型膜、７５は離型膜を有す
る成形型である。
【００２１】プレス成形前のガラス素材への酸化物表面
層形成工程を示す。所定形状のガラス素材（ＳＫ１２）
６０を洗浄した後、不図示のＳｉＯ2 ９０ｍｏｌ％、
Ａｌ 2 Ｏ3 ５ｍｏｌ％、Ｎａ2 Ｏ ５ｍｏｌ％の組成
のスパッタリングターゲットを備えたスパッタリング成
膜装置内にセットし、スパッタガスＡｒを１５ｓｃｃｍ
の流量、反応ガスＯ2 を５ｓｃｃｍの流量を導入し、真
空度０．５Ｐａ程度の雰囲気で高周波（ＲＦ）電力０．
５ｋＷで３分間成膜して酸化物表面層６１を形成して成
形用ガラスブランク６５を製作した。
層形成工程を示す。所定形状のガラス素材（ＳＫ１２）
６０を洗浄した後、不図示のＳｉＯ2 ９０ｍｏｌ％、
Ａｌ 2 Ｏ3 ５ｍｏｌ％、Ｎａ2 Ｏ ５ｍｏｌ％の組成
のスパッタリングターゲットを備えたスパッタリング成
膜装置内にセットし、スパッタガスＡｒを１５ｓｃｃｍ
の流量、反応ガスＯ2 を５ｓｃｃｍの流量を導入し、真
空度０．５Ｐａ程度の雰囲気で高周波（ＲＦ）電力０．
５ｋＷで３分間成膜して酸化物表面層６１を形成して成
形用ガラスブランク６５を製作した。
【００２２】一方、成形用の上下型は、バインダレス超
硬合金（ＴＪ０５：フジダイス製）を所定の型形状に加
工して型母材７０とし、成形面には蒸着あるいはスパッ
タリングにより金属膜７１、更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により硬質窒化物
（ＴｉＮ，ＴａＮ，ＨｆＮ等）あるいは硬質炭化物（Ｔ
ｉＣ，ＴａＣ，ＨｆＣ，ＳｉＣ等）膜７２を約２μｍ形
成し、その上にＣＨ4とＨ2 ガスを前駆体としたイオン
ビーム成膜法により水素化非晶質炭素膜７３を０．１μ
ｍ形成して、成形型７５とした。
硬合金（ＴＪ０５：フジダイス製）を所定の型形状に加
工して型母材７０とし、成形面には蒸着あるいはスパッ
タリングにより金属膜７１、更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により硬質窒化物
（ＴｉＮ，ＴａＮ，ＨｆＮ等）あるいは硬質炭化物（Ｔ
ｉＣ，ＴａＣ，ＨｆＣ，ＳｉＣ等）膜７２を約２μｍ形
成し、その上にＣＨ4とＨ2 ガスを前駆体としたイオン
ビーム成膜法により水素化非晶質炭素膜７３を０．１μ
ｍ形成して、成形型７５とした。
【００２３】以下にプレス成形の実施例を示す。レンズ
成形素材である所定形状のガラス素材（ＳＫ１２）５
を、不図示の置換室を経由して、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を予熱した後、ガラスホルダー４を移動して下型
１１（成形用型７５）上に載せる。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（成形用型７５）を下降させて所定圧力でプレス
成形を行ない、次いで型を５５０℃（Ｔｇ）まで冷却し
た後、上型１０を上昇させ、吸着治具１５で成形レンズ
を吸着し、不図示の置換室を経由して取り出す。以上の
プレス成形工程を繰り返す連続成形によりレンズを製造
した。
成形素材である所定形状のガラス素材（ＳＫ１２）５
を、不図示の置換室を経由して、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を予熱した後、ガラスホルダー４を移動して下型
１１（成形用型７５）上に載せる。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（成形用型７５）を下降させて所定圧力でプレス
成形を行ない、次いで型を５５０℃（Ｔｇ）まで冷却し
た後、上型１０を上昇させ、吸着治具１５で成形レンズ
を吸着し、不図示の置換室を経由して取り出す。以上の
プレス成形工程を繰り返す連続成形によりレンズを製造
した。
【００２４】プレス成形後の冷却時の上型１０を上昇さ
せる温度（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かくして生産性
を向上させるためには、その範囲内でできるだけ離型温
度を高くできることが要求される。アルカリ金属酸化物
含有の酸化物表面層を有するガラスブランクの炭素主成
分の膜を成形面最表部に有する型による成形方法は、Ｔ
ｇ付近の高温においても安定に離型することができ、型
への成形レンズの付着というような不都合は発生せず、
良好な外観のレンズを短かいサイクルタイムで製造でき
ることから、コスト低減を実現できた。
せる温度（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かくして生産性
を向上させるためには、その範囲内でできるだけ離型温
度を高くできることが要求される。アルカリ金属酸化物
含有の酸化物表面層を有するガラスブランクの炭素主成
分の膜を成形面最表部に有する型による成形方法は、Ｔ
ｇ付近の高温においても安定に離型することができ、型
への成形レンズの付着というような不都合は発生せず、
良好な外観のレンズを短かいサイクルタイムで製造でき
ることから、コスト低減を実現できた。
【００２５】次に、スパッタリングターゲットのアルカ
リ金属酸化物含有率を種々に変えて、アルカリ金属酸化
物含有率の異なる酸化物表面層が形成された成形用ガラ
スブランクを作製した。これらのガラスブランクを成形
した結果、離型効果は表１〜３に示す通り、酸化物表面
層のアルカリ金属酸化物含有率が２ｍｏｌ％以上になる
と離型効果が著しくなるが、１０ｍｏｌ％を越えると成
形レンズ表面のクモリ発生により透過率低下及び型成形
面の炭素層劣化が著しくなり、光学性能及び外観性能を
低下させるため好ましくないことが分った。
リ金属酸化物含有率を種々に変えて、アルカリ金属酸化
物含有率の異なる酸化物表面層が形成された成形用ガラ
スブランクを作製した。これらのガラスブランクを成形
した結果、離型効果は表１〜３に示す通り、酸化物表面
層のアルカリ金属酸化物含有率が２ｍｏｌ％以上になる
と離型効果が著しくなるが、１０ｍｏｌ％を越えると成
形レンズ表面のクモリ発生により透過率低下及び型成形
面の炭素層劣化が著しくなり、光学性能及び外観性能を
低下させるため好ましくないことが分った。
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】ガラス素材の酸化物表面層の膜厚は、膜組
成と同様に型とガラスとの付着及びレンズの外観に影響
する。膜中に含有されるアルカリ金属元素の種類には大
きく依存せず、表１〜３に示した組成の酸化物表面層に
対して、膜厚が１０ｎｍより薄い場合にレンズの中心部
にクモリが発生し易く、５０ｎｍを越えるとレンズ周辺
部に表層クラックが発生し易くなるため、レンズとして
の光学性能及び外観性能に問題がある。また、膜厚が厚
くて表層クラックが発生しない場合があっても、後工程
における反射防止膜の膜構成を特に考慮、検討する必要
が生じる。
成と同様に型とガラスとの付着及びレンズの外観に影響
する。膜中に含有されるアルカリ金属元素の種類には大
きく依存せず、表１〜３に示した組成の酸化物表面層に
対して、膜厚が１０ｎｍより薄い場合にレンズの中心部
にクモリが発生し易く、５０ｎｍを越えるとレンズ周辺
部に表層クラックが発生し易くなるため、レンズとして
の光学性能及び外観性能に問題がある。また、膜厚が厚
くて表層クラックが発生しない場合があっても、後工程
における反射防止膜の膜構成を特に考慮、検討する必要
が生じる。
【００３０】（参考例２）参考
例１と同様にガラス素材６０に酸化物表面層６１を
形成した成形用ガラスブランク６５を製作した。一方、
成形用の上下型は図４に示す通り焼結ＳｉＣで製作した
型母材８０の成形面にＣＶＤＳｉＣを形成後、鏡面研磨
した層８１上に、炭素ターゲットを用いたＡｒガスによ
るＲＦスパッタリングにより非晶質炭素の離型膜８２を
形成して成形型８５とした。
形成した成形用ガラスブランク６５を製作した。一方、
成形用の上下型は図４に示す通り焼結ＳｉＣで製作した
型母材８０の成形面にＣＶＤＳｉＣを形成後、鏡面研磨
した層８１上に、炭素ターゲットを用いたＡｒガスによ
るＲＦスパッタリングにより非晶質炭素の離型膜８２を
形成して成形型８５とした。
【００３１】前記成形用ガラスブランク６５及び成形型
８５を用いて、参考例１と同様の成形方法により連続成
形を行なった。
８５を用いて、参考例１と同様の成形方法により連続成
形を行なった。
【００３２】離型性及びレンズ外観性能において参考例
１と同様の結果であった。
１と同様の結果であった。
【００３３】（実施例１）参考
例１と同様にガラス素材６０に酸化物表面層６１を
形成した成形用ガラスブランク６５を製作した。一方、
成形用の上下型は図５に示す通り、バインダレス超硬合
金（ＴＪ０５：フジダイス製）を所定の型形状に加工し
て型母材９０とし、成形面には蒸着あるいはスパッタリ
ングにより金属膜９１、更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により硬質窒化物（Ｔ
ｉＮ，ＴａＮ，ＨｆＮ等）膜９２を約２μｍ形成し、そ
れにアルカリ金属元素（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）の一種類以上
を１×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2イオン注入した層９３を
形成して、成形型９５とした。
形成した成形用ガラスブランク６５を製作した。一方、
成形用の上下型は図５に示す通り、バインダレス超硬合
金（ＴＪ０５：フジダイス製）を所定の型形状に加工し
て型母材９０とし、成形面には蒸着あるいはスパッタリ
ングにより金属膜９１、更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により硬質窒化物（Ｔ
ｉＮ，ＴａＮ，ＨｆＮ等）膜９２を約２μｍ形成し、そ
れにアルカリ金属元素（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ）の一種類以上
を１×１０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2イオン注入した層９３を
形成して、成形型９５とした。
【００３４】前記成形用ガラスブランク６５及び成形型
９５を用いて、参考例１と同様の成形方法により連続成
形を行なった。
９５を用いて、参考例１と同様の成形方法により連続成
形を行なった。
【００３５】離型性及びレンズ外観性能において参考例
１と同様の結果であった。
１と同様の結果であった。
【００３６】
【００３７】
【発明の効果】
第１の本発明によれば、ＳｉＯ2主成分
で更にアルカリ金属酸化物を含有する酸化物表面層を有
するガラス成形素材を、アルカリ金属元素を含有するセ
ラミック成形型によりプレス成形することにより、ガラ
ス成形素材の種類によらず、内部ガラス成分の揮発・拡
散を抑制して表面にクモリのない外観良好なレンズが得
られ、しかも、高温離型が可能になるため、成形サイク
ルを短縮できた。この結果、外観良好なレンズがより低
コストで製造することが可能になった。
で更にアルカリ金属酸化物を含有する酸化物表面層を有
するガラス成形素材を、アルカリ金属元素を含有するセ
ラミック成形型によりプレス成形することにより、ガラ
ス成形素材の種類によらず、内部ガラス成分の揮発・拡
散を抑制して表面にクモリのない外観良好なレンズが得
られ、しかも、高温離型が可能になるため、成形サイク
ルを短縮できた。この結果、外観良好なレンズがより低
コストで製造することが可能になった。
【００３８】第２の本発明によれば、ガラス成形素材の
酸化物表面層に、ＳｉＯ2を８５ｍｏｌ％以上、Ｌｉ
2Ｏ、Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの１種類以上のアルカリ金属酸
化物を２〜１０ｍｏｌ％、残りの成分としてＡ１2Ｏ3及
びＢ2Ｏ3の１種類以上を含有させることにより、プレス
成形時に成形用ガラスブランクの内部ガラス（ガラス成
形素材）の揮発・拡散を抑制し、表面にクモリのない外
観良好なレンズが得られ、しかも高温離型が可能になる
ため、成形サイクルを短縮できた。更に、ガラス成形素
材の組成が耐環境性に劣る場合には耐環境性の向上を可
能にした。つまり、本発明の組成の膜がレンズ表面を被
覆しているため、恒温恒湿環境試験の評価において耐久
性の向上が認められた。
酸化物表面層に、ＳｉＯ2を８５ｍｏｌ％以上、Ｌｉ
2Ｏ、Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの１種類以上のアルカリ金属酸
化物を２〜１０ｍｏｌ％、残りの成分としてＡ１2Ｏ3及
びＢ2Ｏ3の１種類以上を含有させることにより、プレス
成形時に成形用ガラスブランクの内部ガラス（ガラス成
形素材）の揮発・拡散を抑制し、表面にクモリのない外
観良好なレンズが得られ、しかも高温離型が可能になる
ため、成形サイクルを短縮できた。更に、ガラス成形素
材の組成が耐環境性に劣る場合には耐環境性の向上を可
能にした。つまり、本発明の組成の膜がレンズ表面を被
覆しているため、恒温恒湿環境試験の評価において耐久
性の向上が認められた。
【００３９】第３の本発明によれば、ガラス成形素材の
酸化物表面層の膜厚を１０〜５０ｎｍにすることによ
り、成形レンズの表面にクモリがなく、しかも変形によ
る表層クラックもない外観上良好なレンズのプレス成形
が可能になった。また、膜厚が１０〜５０ｎｍ程度の極
薄膜であるのでレンズの反射防止膜の構成を変更するこ
となく、実用的な光学性能を得ることができた。
酸化物表面層の膜厚を１０〜５０ｎｍにすることによ
り、成形レンズの表面にクモリがなく、しかも変形によ
る表層クラックもない外観上良好なレンズのプレス成形
が可能になった。また、膜厚が１０〜５０ｎｍ程度の極
薄膜であるのでレンズの反射防止膜の構成を変更するこ
となく、実用的な光学性能を得ることができた。
【００４０】
【００４１】また、第４の本発明によれば、ＳｉＯ2主
成分で更にアルカリ金属酸化物を含有する酸化物表面層
を有するガラス成形素材を、アルカリ金属元素を含有す
るセラミック成形型が、成形面最表部に窒化物膜を有
し、該窒化物膜にＬｉ、Ｎａ及びＫの１種類以上をイオ
ン注入した型で成形することにより、従来得られなかっ
た高温離型が可能になると共に連続成形においても型の
劣化が少なく、成形レンズは外観性能良好な状態を維持
できた。実用的には、成形サイクルの短縮及び型再生コ
ストの低減によるレンズコストの低減が実現できた。
成分で更にアルカリ金属酸化物を含有する酸化物表面層
を有するガラス成形素材を、アルカリ金属元素を含有す
るセラミック成形型が、成形面最表部に窒化物膜を有
し、該窒化物膜にＬｉ、Ｎａ及びＫの１種類以上をイオ
ン注入した型で成形することにより、従来得られなかっ
た高温離型が可能になると共に連続成形においても型の
劣化が少なく、成形レンズは外観性能良好な状態を維持
できた。実用的には、成形サイクルの短縮及び型再生コ
ストの低減によるレンズコストの低減が実現できた。
【図１】参考例１に係るプレス成形装置である。
【図２】参考例１に係る成形用ガラスブランクである。
【図３】参考例１に係る成形型である。
【図４】参考例２に係る成形型である。
【図５】実施例１に係る成形型である。
１ 成形チャンバー
２ 予熱用ヒーター
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
１１ 下型
１２ 胴型
１３ ヒーター
１４ 搬送軸
１５ 吸着治具
６０ 成形用ガラス素材
６１ 表面被覆層
６５ 成形用ガラスブランク
７０ 型母材
７１ 金属膜
７２ 硬質化合物膜
７３ 炭素主成分の離型膜
７５ 成形型
８０ 型母材
８１ ＣＶＤ ＳｉＣ膜
８２ スパッタ炭素膜
８５ 成形型
９０ 型母材
９１ 金属膜
９２ 硬質化合物膜
９３ アルカリ金属層
９５ 成形型
フロントページの続き
(72)発明者 宮崎 直
東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ
ヤノン株式会社内
(56)参考文献 特開 平４−83724（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−154634（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−81032（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−183134（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−145130（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C03B 11/00
C03B 40/02
C03C 17/23
Claims (4)
- 【請求項１】 ＳｉＯ2主成分で更にアルカリ金属酸化
物を含有する酸化物表面層を有するガラス成形素材を、
アルカリ金属元素を含有するセラミック成形型によりプ
レス成形することを特徴とするガラス光学素子の成形方
法。 - 【請求項２】 ガラス成形素材の酸化物表面層が、Ｓｉ
Ｏ2を８５ｍｏｌ％以上、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ及びＫ2Ｏの
１種類以上のアルカリ金属酸化物を２〜１０ｍｏｌ％、
残りの成分としてＡ１2Ｏ3及びＢ2Ｏ3の１種類以上を含
有する請求項１記載のガラス光学素子の成形方法。 - 【請求項３】 ガラス成形素材の酸化物表面層の膜厚
が、１０〜５０ｎｍである請求項１記載のガラス光学素
子の成形方法。 - 【請求項４】 アルカリ金属元素を含有するセラミック
成形型が、成形面最表部に窒化物膜を有し、該窒化物膜
にＬｉ、Ｎａ及びＫの１種類以上をイオン注入したセラ
ミック成形型である請求項１記載のガラス光学素子の成
形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02803995A JP3492005B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | ガラス光学素子の成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02803995A JP3492005B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | ガラス光学素子の成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08217466A JPH08217466A (ja) | 1996-08-27 |
| JP3492005B2 true JP3492005B2 (ja) | 2004-02-03 |
Family
ID=12237606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02803995A Expired - Fee Related JP3492005B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | ガラス光学素子の成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3492005B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102428048A (zh) * | 2009-05-15 | 2012-04-25 | Hoya株式会社 | 压制成型用玻璃材料、使用该玻璃材料的玻璃光学元件的制造方法、以及玻璃光学元件 |
| KR101347944B1 (ko) * | 2009-05-20 | 2014-01-07 | 호야 가부시키가이샤 | 프레스 성형용 유리 소재, 상기 유리 소재를 이용한 유리 광학 소자의 제조 방법, 및 유리 광학 소자 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012041195A (ja) * | 2008-12-24 | 2012-03-01 | Asahi Glass Co Ltd | 光学素子成形素材及びその製造方法 |
-
1995
- 1995-02-16 JP JP02803995A patent/JP3492005B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102428048A (zh) * | 2009-05-15 | 2012-04-25 | Hoya株式会社 | 压制成型用玻璃材料、使用该玻璃材料的玻璃光学元件的制造方法、以及玻璃光学元件 |
| US8486536B2 (en) | 2009-05-15 | 2013-07-16 | Hoya Corporation | Glass material for press molding, method for manufacturing optical glass element using same, and optical glass element |
| KR101348051B1 (ko) * | 2009-05-15 | 2014-01-03 | 호야 가부시키가이샤 | 프레스 성형용 유리 소재, 상기 유리 소재를 이용한 유리 광학 소자의 제조 방법, 및 유리 광학 소자 |
| CN102428048B (zh) * | 2009-05-15 | 2014-02-26 | Hoya株式会社 | 压制成型用玻璃材料、使用该玻璃材料的玻璃光学元件的制造方法、以及玻璃光学元件 |
| KR101347944B1 (ko) * | 2009-05-20 | 2014-01-07 | 호야 가부시키가이샤 | 프레스 성형용 유리 소재, 상기 유리 소재를 이용한 유리 광학 소자의 제조 방법, 및 유리 광학 소자 |
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|---|---|
| JPH08217466A (ja) | 1996-08-27 |
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