JPH0259450A - 光学ガラス素子のプレス成形用型 - 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 本発明はレンズやプリズム等の光学ガラス素子の製造に
おいてプレス成形後の研磨工程を必要としない高精度光
学ガラス素子の成形に用いる光学ガラス素子のプレス成
形用型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
ガラスの塊状物を過熱加圧成形するか、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 しかしながら、上記の光学ガラスレンズの製造において
、プレス成形によって得られた光学ガラスレンズの像形
成性能が優れている必要があり、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。したが
って、光学ガラス素子の成形用型として、高温下で光学
ガラスに対する化学作用が最小であること、型のプレス
面に弓っかき傷や、すり傷の損傷を受けにくいこと、プ
レス成形によって高い面積度が変化しないことなどの性
質を有している必要がある。

この目的のために種々の材料が検討されているが、従来
の型材料は光学ガラスとの難反応性、耐酸化性、高温高
強度、離型性等の必要条件を十分に満足していない。

例えば、特開昭４７−１１２７７号公報に開示されてい
るガラス状カーボンは、光学ガラスとの反応性あるいは
離型性が比較的価れているものの、酸化し易い、耐衝撃
強度が低い、熱伝導度が低い、等の欠点がある。

また１３クロム鋼のようなステンレス材料は高温で酸化
されたり光学ガラスと融着して光学ガラスとの離型が悪
いといった課題があった。

課題を解決するための手段 本発明は前記課題を解決するために、光学ガラスを加熱
加圧して精密成形する方法において、フッ素、塩素、臭
素のうち少なくとも一つ以上の元素をプレス成形用型の
プレス成形面にイオン注入したプレス成形用型を提供す
るものである。

作用 発明者らは、研究の結果、光学ガラスを加熱加圧して精
密成形する方法において、フッ素、塩素、臭素のうち少
なくとも一つ以上の元素をプレス成形用型のプレス成形
面にイオン注入したプレス成形用型を用いることにより
、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸バリウムガラス、ラン
タンガラス、鉛ガラスのような光学ガラスを高温に加熱
したプレス成形用型でプレス成形してもプレス成形用型
に融着することなく非常にスムーズに離型すると共に、
プレス成形した光学ガラス素子の光学特性も非常に優れ
ていることを見出した。

フッ素、塩素、臭素のうち少な（とも一つ以上の元素を
プレス成形用型のプレス成形面にイオン注入すると、プ
レス成形面の表面にそれぞれフッ素化物、塩素化物、臭
素化物が生成し、プレス成形面の表面エネルギーが低下
するため、光学ガラスとプレス成形面とは融着しにくく
なり非常にスムーズに離型する。さらに、プレス成形面
に離型剤を塗布する従来方法に較べて、離型剤がプレス
した光学ガラス素子に残らない、離型剤を何回も塗布す
る必要がない、離型効果が半永久的に持続するといった
特徴がある。

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、本発明に用いたプレス成形用型の上型１およ
び下型２の斜視図である。上下両型１および２ともに、
オーステナイト鋼（ＳＵＳ３１０）の円柱状素材を用い
、上型１には曲率半径が４６順の凹形の成形面４とその
周縁に■形切欠き３を複数個設け、下型２には曲率半径
が２００ｍｍの凹形の成形面５をそれぞれ形成した。こ
れらの成形面４および５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（Ｒｍ
ａｘ）が約１００人の鏡面にした。鏡面となった成形面
４および５の表面に、第１表に示した条件でイオン注入
して成形用上型１および下型２を得た。

第２図は、上述のガラスプレス成形用型１および２の外
径面にそれぞれ加熱器６および７を巻きつけ、プレスの
上下のプランジャ８および９に取りつけられ、装置全体
をおおい１０でおおったプレス成形装置の一部破断面で
ある。同図において、シリカ（Ｓ　ｔ　Ｏｘ　３３０重
量パーセント、酸化バリウム（Ｂａｄ）５０重量パーセ
ント、ホウ酸（Ｂ、Ｏ，）１５重量パーセント、残部が
微量成分からなるホウケイ酸バリウムガラス魂１１は、
原料供給治具１２で把持されて、予備加熱炉１３により
７８０°Ｃに加熱されたのち、温度７３０°Ｃに昇温さ
れたガラスプレス成形用型１および２の間で、プレス圧
力４０ｋｇ／ｃＪでプレス成形し、そのまま約６００°
Ｃまで上下の型とともに冷却した後、成形用型と成形レ
ンズと引き離す力（圧力１０ｋｇ／ｃＩｌｌｌ）を加え
て離型させ、成形用型と成形レンズとが離型した時の温
度を離型温度とし、成形レンズを取り出し口１４から取
り出した。

このような工程によって、１０００回のガラスプレス成
形を行なった後、型の成形面４および５の表面粗さ（Ｒ
ｍａｘ）および微小ビッカース硬度（Ｈｖ）と成形され
たガラスレンズの表面状態の観察をした。第１表から、
成形レンズ離型温度は約５８０°Ｃであり従来の離型温
度より約５０°Ｃアップしており、成形サイクルを約１
分短縮することができたゆ１０００回のガラスプレス成
形を行った後のプレス成形用型の成形面４および５の表
面粗さ（Ｒｍａｘ）は約９０人であり、その成形面ば面
荒れを起こしていなかった。また、成形用型の微小ビッ
カース硬度は１２００前後と非常に高硬度を示しており
、微細なキズも発生していなかった。成形した光学ガラ
スレンズの面精度はニュートンリング２本以内、アユ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た。

第１表 （実施例２） 超硬合金（ＷＣ）を実施例１と同様の形状に加工し、成
形面４および５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（ＲＩＩＩａｘ）が約
１００人の鏡面にした。鏡面となった成形面４および５
０表面にスパッタ法で白金−イリジウム−オスミウム合
金（Ｐｔ　−Ｉｒ−Ｏｓ）の薄膜を被覆した後、実施例
１と同様の方法で、第２表に示した条件でイオン注入し
て、光学ガラス素子の成形用上型１および下型２を得た
。

実施例１と同様の方法で、シリカ（ＳｉＯ□）１０重量
パーセント、酸化バリウム（Ｂ　ａ　Ｏ）　２５３１ｔ
量パーセント、ホウ酸（Ｂ２０３　）　３０重量パーセ
ント、酸化ランタン（Ｌ　ａｍ　ｏｆｆ　）　２０重量
パーセント、残部が微量成分からなるランタン系光学ガ
ラスを、予備加熱温度７５０°Ｃ１成形温度７１０″Ｃ
、プレス圧力４０ｋｇ／ｃｆｆｌ、プレス時間１分間の
条件でプレス成形を行ない、成形レンズを６５０°Ｃま
で上下の型とともに冷却した後、離型させる力（圧力１
０ｋｇ／ｃｆｆｌ）を加えて離型温度約６２０°Ｃで離
型させ、成形レンズを取り出し口１３から取り出した。

このような工程によって、１０００回のガラスプレス成
形を行なった後、型の成形面４および５の表面粗さ（Ｒ
ｍａｘ）および微小ビッカース硬度（Ｈｖ）と成形され
たガラスレンズの表面状態の観察をした。

第２表から、成形レンズの離型温度は約６２０°Ｃであ
り従来の離型温度より約４０°Ｃアップしていた。

１０００回のガラスプレス成形を行なった後のプレス成
形用型の成形面４および５の表面粗さ（Ｒｍａｘ）は約
９０人であり、その成形面は面荒れを起こしていなかっ
た。また、成形用型の微小ビッカース硬度は１ｏｏｏ前
後と非常に高硬度を示しており、微細なキズも発生して
いなかった。成形した光学ガラスレンズの面精度はニュ
ートンリング２本以内、アメ５本の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た。

（以下余白） 第２表 発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、従来の光学ガラス
素子のプレス成形用型に比べて、プレス成形用型の離型
性、耐酸化性、耐腐食性、硬度等が大幅に向上したため
に、ホウケイ酸バリウム光学ガラスあるいはランタン系
光学ガラス等のプレス成形温度が７００°Ｃを超える光
学ガラスを非常に高精度にプレス成形できると共に、離
型性が大幅に改善されたために成形サイクルが短縮され
て光学ガラス素子の生産性が大幅に改善された。

１０００回のプレス成形を行っても劣化しない長寿命な
成形用型により、成形用型の交換回数が大幅に減り、高
精度な光学ガラス素子の大量生産を可能にし、生産性の
向上と製造コストの低減に著しい効果がある。

なお本発明では成形用型を特に規定していないが、金型
材料としては耐酸化性、耐熱性、加工性、高温強度の優
れた材料として、オーステナイト鋼（ＳＵＳ３１０）及
び超硬合金（ＷＣ）に白金−イリジウム−オスミウム合
金（ＰＬ　−１ｒ−Ｏｓ）に薄膜を被覆した成形用型を
一実施例として示した。本発明は上記実施例に限定され
るものではなく、例えばマルテンサイトステンレス鋼、
オーステナイト鋼、タングステン合金、Ｎｉ１合金、超
硬合金、サーメット、モリブデン、タングステン、ある
いはタンタルなどを用いることができ、またこれらの金
型材料を母材として貴金属、窒化アルミ、窒化チタン、
窒化タンタル等の窒化物、ニッケル、クロム、コバルト
、タンタル等の耐熱金属の薄膜をコーティングした成形
用型を使用しても本発明と同様の効果を得ることができ
る。

またイオン注入するエネルギは３０〜３００ＫｅＶであ
り、イオンの注入量はＩ　ＸＩＯ”〜５　Ｘｌ０１９ｒ
　ＯＮＳ／ｃｏｉｌであることが好ましく１．上記のイ
オン注入の範囲以外であれば成形用型表面が荒れたり、
光学ガラス素子が着色等の問題を起こしやすくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いたガラスプレス成形用型の斜視図
、第２図は第１図の成形用型を取り付けたプレス装置の
プランジャ部の一部破断斜視図である。 ｌ・・・・・・上型、２・・・・・・下型、３・・・・
・・切欠き、４．５・・・・・・成形面、６．７・・・
・・・加熱器、８．９・・・・・・プランジャ、１０・
・・・・・おおい、１１・・・・・・光学ガラス魂、１
２・・・・・・原料供給治具、１３・・・・・・予備加
熱炉、１４・・・・・・取り出し口。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第２図 図 ？

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フッ素、塩素、臭素のうち少なくとも一つ以上の元素を
   プレス成形用型のプレス成形面にイオン注入した光学ガ
   ラス素子のプレス成形用型。