JPH01264937A - 光学ガラス素子のプレス成形方法 - 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、レンズやプリズム等の高精度な光学ガラス素
子をプレス成形用型によって熱間でプレス成形する光学
ガラス素子のプレス成形方法に関するものである。

従来の技術 近年、光学ガラスレンズは光学機器のレンズ構成の簡略
化とレンズ部分の軽量化の両方を同時に達成しうる非球
面化の方向にある。この非球面レンズの製造にあたって
は、従来の光学レンズの製造方法である研磨法では、加
工および量産化が困難であり、直接プレス成形法が有望
視されている。

この直接プレス成形法というのは、予め所望の面品質お
よび面精度に仕上げた非球面形状のモールド上で、光学
ガラスの塊状物を加熱加圧成形するか、あるいは予め加
熱した光学ガラスの塊状物を加熱加圧成形を行い、それ
以後の研磨工程を必要としないで光学ガラスレンズを製
造する方法である。（例えば、特公昭５４−３８１２６
号公報）発明が解決しようとする課題 特に非球面レンズの場合、非常に高い面精度であること
が要求されるため、成形用型は非常に高価なものになり
、金型の損傷あるいは金型へのガラスの付着が起こりに
（い条件でプレス成形することが非常に重要である。

しかしながら、光学ガラス素子のプレス成形は高温高圧
下で行われるため、光学ガラスと成形用型との融着、反
応によってガラス片あるいは異物等が成形用型のプレス
面に付着しやすくなる、あるいは成形用型のプレス面が
わずかに酸化されるということが起こりやすい。これら
のことを防止するために窒素雰囲気中、アルゴン雰囲気
中等の非酸化雰囲気中でプレス成形する試みがなされて
きたが、これらのことを完全に防止することはできず、
長期間にわたるプレス成形によって、非常に高い面積度
で加工した成形用型のプレス面に引っかき傷やすり傷の
損傷を受けやす（なる、プレス成形した光学ガラス素子
の表面性が悪くなる、離型性が悪くなる、成形サイクル
が長くなる等の課題があった。

課題を解決するだめの手段 本発明は前記課題を解決するために、有機物の薄層を介
して光学ガラス塊をプレス成形用型によって熱間でプレ
ス成形した光学ガラス素子のプレス成形方法を提供する
ものである。

作用 本発明の光学ガラス素子のプレス成形方法は、有機物の
薄層を介して光学ガラス塊をプレス成形用型によって熱
間でプレス成形することから、光学ガラス塊とプレス成
形用型とが直接接触しないで、また光学ガラス塊とプレ
ス成形用型との間に存在する有機物の薄層によって光学
ガラス塊とプレス成形用型との表面エネルギーが大幅に
低下するため、非常に高い面積度で加工した成形用型の
プレス面には微小なガラス片あるいは異物等が付着しな
くなりまた光学ガラスの離型性が大幅に向上する。また
有機物の薄層は、塗布法、吸着法、噴霧法、あるいは浸
漬法で形成することができ、その厚みは単分子層から数
分子層あるいは数１０分子層程度であれば本発明の目的
を達成することができる。そしてトルエン、ベンゼン等
の炭化水素類、トリクロロエチレン、トリクロルトリフ
ルオルエタン等のハロゲン化炭化水素類、エチレングリ
コール、グリセリン等のアルコールｌ、Ｆ−１１３、Ｆ
−１１等のフルオロカーボン類等の種々の有機物が本発
明の目的に合致している。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を用いて説明する
。

（実施例１） 第１図は本発明に用いたガラスプレス成形用型の断面図
である。プレス成形用型の母材としてオーステナイトｍ
　（ＳＵＳ３１０　）を用い、上型１には曲率半径が２
００ｍｍの凹形の成形面３を、下型２には曲率半径が４
６ｍｍの凹形の成形面４をそれぞれ形成した。これらの
成形面３および４を超微細なダイヤモンド粉末を用いて
ラッピングし、約１時間で表面の最大粗さ（Ｒｍａｘ　
）が約８０人の鏡面にした。鏡面となった成形面３およ
び４の表面に、立方晶窒化硼素の薄膜を電子ビーム法で
被覆した。

このような方法により光学ガラス素子の成形用上型１お
よび下型２を作製し、それらを第１図に示した。

エチレングリコール（ＣＺ　Ｈａ○ｚ　）　ヲー滴成形
用上型１および下型２に垂らし、成形用上型１および下
型２を毎分３０００回転させたスピンコード法により成
形用上型ｌおよび下型２に５０分子層程度の膜厚のエチ
レングリコール薄層６を第１図のように形成した。

そして、シリカ（Ｓ　ｉ　Ｏ□）５０重量パーセント、
酸化鉛（ＰｂＯ）３５重量パーセント、残部が酸化カリ
　（Ｋ２Ｏ）、酸化ヒ素（Ａ　Ｓ　ｚ　０３　）　、酸
化アンチモン（Ｓｂ２０３）等の微量成分からなる酸化
鉛系光学ガラス塊５を、第１図のように５００°Ｃに昇
温された上述のプレス成形用型１および２を用いて、プ
レス圧力４０　ｋｇ　／　ｃｒＡ　、プレス時間１分の
条件でプレス成形した。成形レンズはそのまま冷却し４
３０°Ｃで上下の型と離型し、直ちに徐冷炉にいれて徐
冷し３００℃で取り出した。

このような工程によって、酸化鉛系光学ガラスのプレス
成形を行った後、プレス成形用型を顕微鏡で観察した結
果、成形面上の微小なガラス片、異物、あるいはゴミ等
がないことが確認できた。

本発明のプレス成形方法を施した場合、プレス成形用型
の表面粗さ（Ｒｍａｘ　）は約９０人であり、高精度な
面形状も変化していなかった。成形した光学ガラスレン
ズは面積度ニュートンリング２本以内、アメ５分の１本
以内、面粗さ０．０１μｍであり、その光学性能は極め
て優れていると共に製品歩留りも非常に良好であった。

また光学ガラスがプレス成形用型から離型する温度は従
来約４００’Ｃであったが、本発明のプレス成形方法の
場合４３０°Ｃと従来より高い温度で離型することがで
き、量産性を大幅に向上させることが可能になった。す
なわち本発明の光学ガラス素子のプレス成形方法により
、高精度な光学ガラス素子を量産性良く生産させること
が可能になったことがわかる。

（実施例２） 超硬合金（ＷＣ−５ＴＩ　Ｃ−８Ｃｏ）を実施例１と同
様の形状に加工し、成形面３および４を超微細なダイヤ
モンド粉末でラッピングし、約１時間で表面の最大粗さ
（Ｒｍａｘ　）が約６０人の鏡面にした。鏡面となった
成形面３および４に、スパッタ法で白金−イリジウムー
オスミウム合金＜Ｐｔ−Ｉｒ−０ｓ）の薄膜を被覆し、
光学ガラス素子の成形用上型１および下型２を得た。

窒素ガスをキャリアガスにしてトリクロルトリフルオル
エタン（Ｃｚ　Ｃｌｚ　Ｆｉ＋　）蒸気を成形機内に導
入し、トリクロルトリフルオルエタン（ＣｚＣ１３Ｆ３
）を成形用上型１、下型２および光学ガラス塊５に吸着
させて成形用上型１および下型２に分子層程度の膜厚の
トリクロルトリフルオルエタン（Ｃｚ　Ｃ１３Ｆｚ　）
　薄層６を形成した状態で実施例１と同様に酸化鉛系光
学ガラス塊５を、第１図のように５００℃に昇温された
上述のプレス成形用型１および２を用いて、プレス圧力
４０ｋｇ／ｃｔ＆、プレス時間１分の条件でプレス成形
した。成形レンズはそのまま冷却し４１０℃で上下の型
と離型し、直ちに徐冷炉にいれて徐冷し３００℃で取り
出した。

本発明のプレス成形方法を施した場合、プレス成形用型
の表面粗さ（Ｒｍａｘ　）は約７０人であり、光学顕微
鏡で観察した結果その成形面に微小なガラス片、異物、
あるいはゴミ等の付着や微細なキズも発生していなかっ
たと共に、高精度な面形状も変化していなかった。そし
て成形した光学ガラスレンズは面精度ニュートンリング
２本以内、アメ５分の１本以内、面粗さ０．０１μｍで
あり、その光学性能は極めて優れていると共に製品歩留
りも非常に良好であった。また光学ガラスがプレス成形
用型から離型する温度は従来約３７０℃であったが、本
発明のプレス成形方法の場合４１０°Ｃと従来より高い
温度で離型することができ、量産性を大幅に向上させる
ことが可能になった。

（実施例３） 超硬合金（ＷＣ−５ＴｉＣ−８Ｃｏ）を実施例１と同様
の形状に加工し、成形面３および４を超ｍ！ＩＩＩなダ
イヤモンド粉末でラッピングし、約１時間で表面の最大
粗さ（Ｒｍａｘ　）が約６０人の鏡面にした。鏡面とな
った成形面３および４に、スパッタ法で白金−イリジウ
ムーオスミウム合金（Ｐｔ−■ｒ−Ｑｓ）の薄膜を被覆
し、光学ガラス素子の成形用上型１および下型２を得た
。

分子！約４００のパーフロロアルキルポリエーテル（商
品名デムナム、ダイキン工業製）の１０重量％フレオン
溶液を成形用上型１および下型２に噴霧して成形用上型
１および下型２に１０分子層程度の膜厚のパーフロロア
ルキルポリエーテルｌ１Ｊ６を形成した状態で実施例１
と同様にシリカ（ＳｉＯ，）３０Ｍ量％、酸化バリウム
（Ｂａｄ）５０重量％、ホウ酸（ＢＺ　Ｏｆｆ　）　１
５重量％、残部が微量成分からなるホウケイ酸バリウム
ガラス塊５を、第１図のように７３０℃に昇温された上
述のプレス成形用型１および２を用いて、プレス圧力４
０　ｋｇ　／　ｃｆ、プレス時間１分、窒素雰囲気中で
プレス成形した。

成形レンズはそのまま冷却し６１０°Ｃで上下の型と離
型し、直ちに徐冷炉にいれて徐冷し４００℃で取り出し
た。

本発明の光学ガラス素子の、プレス成形方法を施した場
合、プレス成形用型の表面粗さ（Ｒｍａｘ　）は約７０
人であり、光学顕微鏡で観察した結果その成形面に微小
なガラス片、異物、あるいはゴミ等の付着や微細なキズ
も発生していなかったと共に、高精度な面形状も変化し
ていなかった。そして成形した光学ガラスレンズは面精
度ニュートンリング２本以内、アメ５分の１本以内、面
粗さ０．０１μｍであり、その光学性能は極めて優れて
いると共に製品歩留りも非常に良好であった。また光学
ガラスがプレス成形用型から離型する温度は従来約５０
０℃であったが、本発明のプレス成形方法の場合６１０
”Ｃと従来より高い温度で離型することができ、量産性
を大幅に向上させることが可能になった。

なお本発明の光学ガラス素子のプレス成形方法は、有機
物の薄層を介して光学ガラス塊をプレス成形用型によっ
て熱間でプレス成形して光学ガラス素子を作製すること
を特徴とするものであり、プレス成形用型の材質、ガラ
スの種類、有機物の種類、有機物の薄層の厚み、有機物
の薄層の形成方法、其の他のプレス成形条件等は本実施
例に限定されるものではない。

発明の詳細 な説明したように、本発明の光学ガラス素子のプレス成
形方法は、有機物の薄層を介して光学ガラス塊をプレス
成形用型によって熱間でプレス成形して光学ガラス素子
を作製することから、光学ガラス塊とプレス成形用型と
が直接接触しないで、また光学ガラス塊とプレス成形用
型との間に存在する有機物の薄層によって光学ガラス塊
とプレス成形用型との表面エネルギーが大幅に低下する
ため、非常に高い面精度で加工した成形用型のプレス面
には微小なガラス片あるいは異物等が付着しなくなり、
また光学ガラスの離型性が大幅に向上することがわかる
。

以上のことから、本発明によって高精度な光学ガラス素
子の大量生産が可能になり、生産性の向上と製造コスト
の低減に著しい効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はプレス成形用型上に有機物の薄層を形成してい
ることを表わす説明用概略図である。 １・・・・・・上型、２・・・・・・下型、３，４・・
・・・・成形面、５・・・・・・ガラス塊、６・・・・
・・有機物の薄層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 有機物の薄層を介して光学ガラス塊をプレス成形用型に
   よって熱間でプレス成形する光学ガラス素子のプレス成
   形方法。