JPH0416415B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、光学ガラス素子の製造方法に関し、
特にプレス成形後、磨き工程などを必要としない
光学ガラス素子の直接プレス成形方法及びその成
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
に達成し得る非球面化の傾向にある。この非球面
レンズの製造には、従来の光学レンズ製造方法で
ある光学研摩法では加工性及び量産性に劣り、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、あらかじめ
所望の面品質及び面精度に仕上げた非球面のモー
ルド型の上で光学ガラスの塊状物を加熱、あるい
はあらかじめ加熱してあるガラスの塊状物をプレ
ス成形して、プレス成形後それ以上の研摩とか磨
き工程などの工程を必要とせず光学レンズを製造
する方法である。 しかしながら、上述の光学ガラスレンズの製造
方法は、プレス成形後、得られたレンズの像形成
品質が損なわれない程度に優れていなければなら
ない。特に非球面レンズの場合、高い精度で成形
できるこが要求される。 したがつて、型材料としては、高温度において
ガラスに対して化学作用が最小であること、型の
ガラスプレス面にすり傷などの損傷を受けにくい
こと、熱衝撃による耐破壊性能が高いことなどが
必要である。 この目的のために、炭化ケイ素、窒化ケイ素な
どの材料の型あるいは高密度カーボンの上に炭化
ケイ素、窒化ケイ素などのコーテイング膜を形成
した型が適しているとされており、いろいろ検討
が加えられている（例えば、特開昭52−45613号
公報）。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、SiC、Si₃N₄などの材料は硬度
が極めて高いため、これらの材料を加工して球面
あるいは非球面のレンズ成形用の型に高精度に加
工することが非常に困難であり、しかも従来これ
らの型材に用いられているのはいずれも焼結タイ
プのものであるため焼結助剤としてAl₂O₃、B₂O₃
などのガラスと比較的反応しやすい物質が使用さ
れており高精度でレンズを成形できない欠点があ
つた。一方、カーボンの成形物の上に炭化ケイ素
などをコーテイングして作成された型も、母材と
の接合強度やガラスとの反応性といつた点に問題
があつた。 問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために、光学ガ
ラス素子の直接プレス成形用の型は、超硬合金を
母材にし、これを成形すべきレンズ形状の押し形
に加工し、さらにその上に均一な厚みでイリジウ
ム（Ir）にレニウム（Re）とオスミウム（Os）
の一種以上を含む合金を主成分とする貴金属のコ
ーテイング膜を形成することを特徴とするもので
ある。 ここで母材として用いる超硬合金は、放電加工
が可能であるばかりでなく、一般的な研削加工を
行なう場合においても、従来ガラスレンズ直接プ
レス成形の型として用いられた硬度の炭化ケイ素
や窒化ケイ素よりも容易に高精度な型形状の加工
ができる特徴がある。 作 用 本発明は上記した構成により、従来同じ目的の
型として用いられていた、SiCやSi₃N₄の焼結体
を用いた型の欠点であつた高精度加工の困難さを
克服し、かつ、ナトリウムやカリウムなどのアル
カリ元素やバリウムを多量に含有するガラスを成
形しても型とガラスの反応が少ないという利点が
生じる。これにより、長寿命、高信頼性の直接プ
レス成形法による光学ガラス素子の作成が可能と
なる。 実施例 直径30mm、長さ50mmの円柱状で、２重量％のコ
バルト（Co）を含有するWCの超硬合金の棒を各
２本ずつ準備し、放電加工によつて周囲に切り込
みがある曲率半径46mmの凹面形状の上型と、曲率
半径が200mmの凹面形状の下型から成る一対のプ
レス成形用型の形状に加工した。 これらの各一対のブロツクのプレス成形面を超
微細なダイヤモンド砥粒を用いて鏡面研摩した結
果２時間までで表面の最大荒さ（Rmax）が
0.02μｍの精度に鏡面加工を行なえた。次にこの
鏡面上にスパツタ法により2μｍの厚みでReを
2wt％含むIr合金膜を形成して、ガラスプレス用
の型を作製した。 このようにして作成した型を第１図に示す。こ
の型の第２図に示すプレスマシンにセツトして、
SiO₂が68％、B₂O₃が11％、Na₂Oが10％、K₂Oが
８％及び残りが微量成分からなるホウケイ酸アル
カリ系光学ガラス（半径20mmの球形状の塊状物）
をプレスして両凸のレンズ形状に成形した。成形
条件としては、N₂雰囲気中で、型温度を800℃に
してプレス圧力40Kg／cm²で成形を行ない、そのま
ま400℃まで型とともに冷却して成形物をとり出
した。上記のホウケイ酸アルカリガラスに対する
プレス結果を第１表試料No.２に示した。第１表に
おいて、型の特性として記した。型の表面粗さ
（Rmax）とビツカース硬度（Hv）の測定結果は
プレス前のものである。またプレス後の状態の項
目は、1000回プレス後の型表面の表面粗さ
（Rmax）と表面状態の観察結果である。また膜
組成の項目において、Re量とOs量を合計した残
りがIr量（wt％）である。またIr−Re合金膜の
Re量の変化させて作成した型を用いてプレス成
形を行なつた結果を第１表−(1)の試料No.１及びNo.
３〜No.６に示した。次に、上記と同様の方法でIr
−Re合金膜の代わりにIr−Os合金膜をOs量を変
化させて作成した型を用いてホウケイ酸アルカリ
ガラスのプレス成形を行なつた。この結果を第１
表−(2)試料No.７〜No.11に示した。次に、上記と同
様の方法でIr−Re−Os合金膜のReとOs量を変化
させて作成した型を用いてホウケイ酸アルカリガ
ラスのプレス成形を行なつた。この結果を第１表
−(2)試料No.12〜No.15に示した。また、WCが主成
分であり、TiCを添加した超硬合金を母材として
用い、スパツタ法でIr合金膜の組成（Ir−Re−
Rh、Ir−Os−Rh、Ir−Re−Os−Rh系）を変え
て作成した型を用いて真空雰囲気（10^-1Torr）
でホウケイ酸バリウム系光学ガラス（SiO₂が31
％、B₂O₃が17％、BaOが50％及び残りが微量成
分）のプレス成形を行なつた。この時の結果を第
２表−(1)試料No.16〜No.30に示した。第２表−(1)の
膜組成の項目において、Re量、Os量及びRh量を
合計した残りがIr量（wt％）である。 また、従来使用されていた炭化ケイ素焼結体の
型を作製し、第２図のプレスマシンに本発明の型
のかわりにセツトして、上述と同様のガラスの塊
状物を同様の条件でプレス成形を行つた。この炭
化ケイ素焼結体型の作製は、放電加工後、研削加
工で仕上げ、上述と同様のダイヤモンド砥粒を用
いて表面を鏡面研摩した。この鏡面研摩の工程の
みにおいても、表面の最大荒さが0.02μｍまで仕
上げるのに、上述の超硬合金で仕上げた場合の20
〜25倍の40〜50時間も費した。この炭化ケイ素焼
結体型によるプレス成形の結果も、比較例として
第２表−(2)試料No.31に示した。これらは数回のプ
レスによつてガラスと反応して型と付着するた
め、実用に供しえないものであつた。

【表】

【表】 ＊ 比較例

【表】 ＊ 比較例
第１表、第２表からわかるように本実施例試料
のプレス型は、従来から使われていた炭化ケイ素
焼結体よりも著しく光学ガラスのプレス成形性に
優れたものを得ることができた。 ここで、IrにReあるいはOsを添加したものは、
表からわかるようにその添加量がそれぞれ30wt
％及び40wt％付近までビツカース硬度（Hv）が
増加することから、プレス型の形状精度が変化し
にくいという利点を生じる。 またIrにReあるいはOsを添加したものは、そ
の状態図よりわかるようにIr中にReあるいはOs
が固溶しており、それぞれの添加量に応じて融点
が高くなつており、Ir合金膜の粒成長や結晶化が
抑制されることから型表面の荒れも軽減された。
ここでReが30wt％以上、Osが40wt％以上含まれ
るそれぞれのIr合金は、いずれも固溶せず、混合
相として存在していることから、Hvの効果もほ
とんど認められず、プレス前の金属光沢を持つて
いた型表面が表面の荒れによつて白濁化した。ま
たIr−Re−Osの３元系合金にした場合も、Hvの
増加が認められプレス生成性も良好であつた。さ
らにIr−Re、Ir−Os及びIr−Re−Osのそれぞれ
の系に少量（１〜10wt％）のRhを添加すること
によつてHvの増加が認められ、プレス成形性も
良好であつた。 また、WCが主成分であり、TiCを添加した超
硬合金を母材として用いても何ら影響はなかつ
た。また実施例で、母材として、WCを主成分と
した超硬合金について述べてきたが、特にこれに
限るわけではなく、TiC、TiN、Al₂O₃及び
Cr₂O₃などを主成分とするサーメツトについても
全て有効であることが確認されている。 発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明の光学
ガラスの直接プレス成形法及び型は、超硬合金を
母材とし、これを成形すべき光学ガラス形状の押
し型に加工して、その上に均一な厚みで、イリジ
ウム中にレニウムとオスミウムの一種以上を含む
合金を主成分とする貴金属のコーテイング膜を形
成した一対の型を用い、不活性ガス雰囲気あるい
は真空下において成形すべきガラスの軟化点以上
の温度に加熱後加圧成形したことを特徴としてい
るので、従来用いられていた炭化ケイ素を主体と
する焼結体を用いた型と比較してガラスの成形し
た場合の反応性が少なくなるばかりか、一般的な
研削加工を行う場合においても従来よりも容易に
高精度な型形状の加工ができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における光学ガラス
素子のプレス成形用型の斜視図、第２図は同実施
例で用いたプレスマシンの一部切欠正面図であ
る。 １１……上型、１１′……上型のプレス面、１
１″……切り込み部、１２……下型、１２′……下
型のプレス面、１３……上型用加熱ヒータ、１４
……下型用加熱ヒータ、１５……上型用ピストン
シリンダ、１６……下型用ピストンシリンダ、１
７……原料ガラス塊状物、１８……原料ガラス供
給治具、１９……成形ガラス取り出し口、２０…
…原料ガラス予備加熱炉、２１……おおい。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 超硬合金を母材とし、これを成形すべき光学
   ガラス素子型形状の押し型に加工し、さらにその
   上に均一な厚みで、イリジウム（Ir）中にレニウ
   ム（Re）とオスミウム（Os）の一種以上を含む
   合金を主成分とする貴金属のコーテイング膜を形
   成した一対の型を用い、不活性ガス雰囲気あるい
   は真空下において成形すべきガラスをその軟化温
   度以上に加熱後加圧成形して光学ガラスを得るこ
   とを特徴とする光学ガラス素子の成形方法。 ２ 超硬合金を母材とし、これを成形すべき光学
   ガラス形状の押し型に加工して、その上に均一な
   厚みで、イリジウム（Ir）中にレニウム（Re）
   とオスミウム（Os）の一種以上を含む合金を主
   成分とする貴金属のコーテイング膜を形成したこ
   とを特徴とする光学ガラス素子成形用型。 ３ 貴金属のコーテイング膜の組成がReを2.0〜
   30重量％を含むIr合金であることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の光学ガラス素子成形用
   型。 ４ 貴金属のコーテイング膜の組成がOsを2.0〜
   40重量％を含むIr合金であることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の光学ガラス素子成形用
   型。 ５ 貴金属のコーテイング膜の組成がReを2.0〜
   30重量％及びOsを2.0〜40重量％を含むIr合金で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の光学ガラス素子成形用型。 ６ 貴金属のコーテイング膜の組成が、Re（2.0
   〜30wt％）とOs（2.0〜40wt％）の一種以上を含
   み、かつロジウム（Rh）を1.0〜10重量％含むIr
   合金であることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の光学ガラス素子成形用型。 ７ 母材として用いる超硬合金が、タングステン
   カーバイト（WC）を主成分とすることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載の光学ガラス素子
   成形用型。