JPH0292831A - ガラスレンズのプレス成形方法 - 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、ガラスレンズのプレス成形方法に係す、特に
、成形温度に加熱したプレス成形型内へ、所定温度に加
熱したガラス素材を挿入し、このガラス素材からガラス
レンズ、たとえば非球面ガラスレンズをプレス成形する
場合における、前記プレス成形型の長寿命化を指向した
、ガラスレンズのプレス成形方法に関するものである。

［従来の技術］ 近年、光学系の簡略化、小型軽量化、原価低減化のため
に、球面ガラスレンズに代って、非球面ガラスレンズの
要求が高まっている。この非球面ガラスレンズは、研削
、研磨によって量産加工をすることが非常に難しい。そ
こで、熱間プレス成形によって製造する方法が試みられ
ている。

このプレス成形は、所定の非球面形状に仕上げたプレス
成形型内へガラス素材を挿入し、次に、窒素ガス等の不
活性雰囲気中で成形温度まで加熱したのち、前記ガラス
素材を加圧してガラスレンズをプレス成形するものであ
る。

前記プレス成形型の材料としては、高温での強度が高く
、型の形状精度１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である。これらの特性をほ
ぼ満たすものとして、炭化タングステンを基材とし、表
面に炭化チタンを成膜したプレス成形型が知られている
。

なお、この種の成形方法といて関連するものには、たと
えば特開昭６０−１１８６３８号公報が挙げられる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は、窒素ガス等の不活性雰囲気中で、プレ
ス成形型を加熱し、これをガラスの成形温度に保持して
、ガラス素材からガラスレンズをプレス成形するもので
あるが、前記成形温度が高いので、成形回数を増すごと
に、前記雰囲気中に含まれている微量の酸素により、プ
レス成形型の表面が徐々に酸化されてしまう。したがっ
て、ガラスとプレス成形型とが接着しやすくなり、プレ
ス成形型の寿命を短くするものであった。これに対処し
て、良好なガラスレンズをプレス成形するためには、生
産途中の少ない成形回数で、型表面の再研磨が必要とな
り、量産性を阻害するものであった。

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決して、プレ
ス成形型を長寿命化し、ガラスレンズを容易に量産する
ことができる、ガラスレンズのプレス成形方法の提供を
、その目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記問題点を解決するための、本発明に係るガラスレン
ズのプレス成形方法の構成は、成形温度に加熱したプレ
ス成形型内へ、所定温度に加熱したガラス素材を挿入し
、このガラス素材からガラスレンズをプレス成形するよ
うにした、ガラスレンズのプレス成形方法において、プ
レス成形を、窒素ガス中に２％以上の水素を含有する還
元雰囲気中で実施するようにしたものである。

さらに詳しくは、次の通りである。

上記目的を達成するには、窒素と水素との混合気体中（
ただし、水素量は全体の２％以上）で、プレス成形型と
ガラス素材とを加熱し、このガラス素材からガラスレン
ズをプレス成形することにより達成される。なお、プレ
ス成形された前記ガラスレンズへ、酸素イオン照射を行
なえば、このガラスレンズの透過率が向上するものであ
る。

［作用］ 窒素と水素との混合気体中で、プレス成形型を加熱する
と、この混合気体には、還元作用を持つ水素が含まれて
いるので、型表面は酸化されることはない。したがって
、従来よりも、成形回数を増しても、プレス成形時にプ
レス成形型とガラスとが接着することなく、形状精度２
表面粗さの良いガラスレンズを量産することができる。

なお、窒素と水素との混合気体中でガラスを加熱すると
、ガラス表面の酸素とこの混合気体中の水素とが反応し
、ガラス表面に酸素の欠乏が生じて透過率が低下するこ
ともある。そこで、ガラスレンズの表面へ酸素イオン照
射を行ない、ガラス表面に酸素を打ち込むようにすれば
、透過率がさらに向上し、きわめて良質のガラスレンズ
が得られる。

以上の方法に従って、ガラスレンズの成形を行なうこと
により、プレス成形型の長寿命化が実現し、ガラスレン
ズの量産が可能となる。

［実施例］ 実施例の説明に入る前に、本発明に係る基本的事項を説
明する。

成形面にＴ１ＣＮをコーティングし、表面粗さを０．０
１μｍ以上に仕上げた超硬合金製のプレス成形型を使用
し、いろいろの雰囲気中で、ガラス素材ＳＫ５．ＦＫ５
から非球面ガラスレンズをプレス成形（成形温度は、Ｓ
Ｋ５で７４０’Ｃ，ＦＫ５では６３０℃）した。その結
果を、次の表１に示す。

表　　１ 雰囲気条件による。プレス成形型の寿命の変化窒素ガス
のみの雰囲気中でプレス成形したものでは、ガラスとプ
レス成形型とが接着し始めるまでの成形回数、すなわち
プレス成形型の寿命は、Ｓに５では１５０回、ＦＫ５で
は２００回であった。

また、窒素ガス中に水素１％を含有した雰囲気中で成形
したものも、同程度であった。

しかし、窒素ガス中に水素を２％以上含有せしめること
により、プレス成形型の寿命が著しく向上し、１０００
回以上成形しても接着することなく、プレス成形型は、
その表面粗さ０．０１μｍを維持するものであった。ま
た、成形された非球面ガラスレンズの表面粗さは０．０
２μｍ以下で、きわめて高精度のものであった。

本発明は、上記した基本的事項に基づいてなされたもの
であり、以下実施例によって１図面を用いて説明する。

図は、本発明の一実施例に係る、ガラスレンズのプレス
成形方法の実施に使用されるプレス成形装置の一例を示
す略示断面図である。

Ｐは、プレス成形型であって、これは、下型４と、この
下型４と組合わせになって、ガラス素材から非球面ガラ
スレンズをプレス成形することができる上型３と、この
上型３が上下動するときの案内となるコンテナ２とから
なっており、成形面にＴ１ＣＮをコーティングし、表面
粗さを０００１μｍ以下に仕上げた超硬合金製のもので
ある。

９は、プレス成形型Ｐを、外周側から、所定温度に加熱
することができる加熱炉である。１０は、内部を還元雰
囲気中に保持することができるフレーム、６は、このフ
レーム１０の、プレス成形型Ｐの上方に固定された油圧
シリンダ、５は、この油圧シリンダ６のピストン捧（図
示せず）の下端に取付けられ、前記上型３を抱持するホ
ルダであり、このホルダ５は、油圧シリンダ６の作動に
より上下動し、且つガラス素材を加圧することができる
ようになっている。

８は、フレームｌｏ上の、プレス成形型Ｐの側方に固定
されたエアシリンダ、７は、このエアシリンダ８のピス
トン捧（図示せず）の先端に取付けられた吸着治具であ
り、この吸着治具７は、エアシリンダ８の作動により、
所定温度に加熱されたガラス素材（図示せず）をプレス
成形型Ｐ内へ挿入し、また、プレス成形品（非球面ガラ
スレンズ）をプレス成形型Ｐから吸着して取出し、これ
を保管箱（図示せず）へ収納することができるようにな
っている。

このように構成したプレス成形装置を使用して、ガラス
素材ＳＫ５から非球面ガラスレンズをプレス成形する実
施例を説明する。

まず、フレーム１ｏ内部へ、組成Ｎ２＋５％Ｈ２のガス
を、１０　Ｑ　／　ｍ　ｉ　ｎの流量で供給し、プレス
成形を、前記ガスの還元雰囲気中で実施することができ
るようにする。

ここで、プレス成形装置をＯＮにすると、加熱炉９によ
りプレス成形型Ｐがガラス素材ＳＫ５の成形温度７４０
℃まで加熱され、吸着治具７によって、所定温度に加熱
された前記ガラス素材が、上型３と下型４との間へ挿入
される。油圧シリンダ６によって上型３が下降し、上型
３と下型４との間で前記ガラス素材をプレス成形する。

次に、加熱炉９の温度が低下し、プレス成形型Ｐが６４
０℃まで冷却され、油圧シリンダ６の動作によって上型
３が上昇する。エアシリンダ８によって吸着治具７が前
進し、下型４上のガラス成形品、すなわち非球面ガラス
レンズ１を真空吸着し、これを前記保管箱へ収納する。

上記の動作が繰返えされ、所定個数の非球面ガラスレン
ズ１が得られたとき、プレス成形製はがＯＦＦになる。

このようにして、１０００個（成形回数１０００回）以
上の非球面ガラスレンズ１の成形を行なったところ、ガ
ラスとプレス成形型Ｐとの接着などが発生せず、プレス
成形型Ｐの表面粗さは０゜０１μｍとほとんど劣化せず
、また、成形された非球面ガラスレンズ１の表面粗さも
０．０２μＩｎ以下と、良質のものが得られた。

以上説明した実施例によれば、形状精度の優れた非球面
ガラスレンズ１が得られ、また、プレス成形型Ｐの長寿
命化が実現できるため、プレス成形によるガラスレンズ
の量産が可能になるという効果がある。

なお、本実施例においては、プレス成形型Ｐを、成形面
にＴ１ＣＮをコーティングした超硬合金製のものを使用
したが、超硬単体、あるいは超硬にＴｉＣ，Ｐｔ−Ｒｈ
、Ｐｔ−Ｉ　ｒをコーティングしたプレス成形型にして
も、同様の効果を奏すものである。

さらに、本実施例において、ガラス素材としてＳＫ５を
使用する場合について説明したが、ＦＫ５について同様
のプレス成形（成形温度６３０℃）を行なったところ、
プレス成形型Ｐ型の寿命の改善に、同等の効果があるこ
とがわかった。

さらにまた、前記実施例でプレス成形した非球面ガラス
レンズ１の表面へ、プレス成形直後に、酸素イオンを照
射することにより、この非球面ガラスレンズ１の透過率
を向上させた効果について説明する。

イオン照射装置（図示せず）内へ酸素を入れて、圧力４
Ｐａ程度とし、１０ＭＨｚの高周波によりその酸素をイ
オン化する。この酸素イオンを静電界によって加速し、
これを非球面ガラスレンズ１へ打ち込んだ。

非球面ガラスレンズ１の透過率（光の波長λ＝６００　
ｎ　ｍ）と、プレス成形のままの非球面ガラスレンズの
透過率とを比較して示したものである（上欄）。この表
２から明らかなように、プレス成形のままのものは、透
過率が８５％であったが、酸素イオン照射後は９０％と
向上し、ガラス研磨品の透過率と同程度になった。

ＦＫ５をガラス素材としてプレス成形した非球面ガラス
についても、表２の下欄に示すように、同等の効果が得
られた。

口発明の効果コ 以上詳細に説明したよう本発明によれば、プレス成形型
を長寿命化し、ガラスレンズを容易に量産することがで
きる、ガラスレンズのプレス成形方法を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の一実施例に係る、ガラスレンズのプレス
成形方法の実施に使用されるプレス成形装置の一例を示
す略示断面図である。 １・・・非球面ガラスレンズ、２・・・コンテナ、３・
・・上型、４・・下型、Ａ・・・還元雰囲気、Ｐ・・・
プレス成形型。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、成形温度に加熱したプレス成形型内へ、所定温度に
   加熱したガラス素材を挿入し、このガラス素材からガラ
   スレンズをプレス成形するようにした、ガラスレンズの
   プレス成形方法において、 プレス成形を、窒素ガス中に２％以上の水素を含有する
   還元雰囲気中で実施するようにしたことを特徴とする、
   ガラスレンズのプレス成形方法。 ２、プレス成形ののち、ガラスレンズへ酸素イオンを照
   射するようにした ことを特徴とする請求項１記載の、ガラスレンズのプレ
   ス成形方法。