JPH0688803B2 - 光学ガラス素子の成形用型 - Google Patents

光学ガラス素子の成形用型

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JPH0688803B2
JPH0688803B2 JP24990686A JP24990686A JPH0688803B2 JP H0688803 B2 JPH0688803 B2 JP H0688803B2 JP 24990686 A JP24990686 A JP 24990686A JP 24990686 A JP24990686 A JP 24990686A JP H0688803 B2 JPH0688803 B2 JP H0688803B2
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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、磨き工程等を必要としない光学ガラス素子の
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お
よび量産性に劣り、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
品質およ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とが要求される。
したがって、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
にすり傷等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
イ素などのコーティ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。
(たとえば、特開昭52−45613号公報)。また一方ガラ
スとの反応性が少ない型として、母材上に貴金属をコー
ティングした型も検討されている。
(たとえば、特開昭60−246230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等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Al2O
3,B2O3等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った。一
方、カーボンの成形物の上に炭化ケイ素や窒化ケイ素な
どをコーティングして作成した型も、母材との接合強度
やガラスとの反応性といった点に問題があった。また一
方母材上に貴金属をコーティングした型は、ガラスとの
反応性が少ないが、ガラスと型とのぬれ性が大きすぎ
て、ガラスの型離れが、悪い欠点を有していた。また貴
金属であるため、耐熱性がやや不足し、しかも型にキズ
が付きやすいとう問題点があった。
本発明の目的は、上記問題点に鑑みガラスレンズの直接
プレス成形用型に要求される。高精度の型加工が容易に
行なえ、かつガラスとの反応がなく、型とガラスの離形
性が良く、しかも型表面にキズが付きにくく、耐熱性の
あ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。
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(Wc−Co)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,レニウ
ム,炭素からなる化合物の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高い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。
また一方母材上にコーティングする、Ir−Re−C系の化
合物は、高い耐酸化性、耐熱性,耐アルカリ性を有し、
しかもガラスとのぬれ性が少ないため型とガラスとの離
型性が良好であり、その上膜の硬度が高く、キズが付き
にくいという多くの特長を持つものである。
このように、Ir−Re−C系化合物が、金属型,炭化物
型,等より優れているのは、これが侵入型化合物(金属
の格子間に炭素が入る化合物)であるため、高耐熱,高
硬度であり、しかもガラスとのぬれ性が低いという結果
をもたらすものと考えられる。
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
点であった高精度の加工性の困難さを克服し、かつガラ
スとの反応性がなく、離形性に優れしかも型にキズが付
きにくく、耐熱性を有する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 本発明の一実施例の光学ガラス素子の成形用型につい
て、第1図および第2図に基づいて説明する。
直径30mm,長さ50mmの円柱状の超硬合金の棒を各2本づ
つ準備し、第1図に示すように放電加工によって周囲に
切り込み11″がある曲率半径46mmの凹面形状のプレス面
11′を有する上型11と、曲率半径が200mmの凹面形状の
プレス面12を有する下型12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ッ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
で表面の最大粗さ(R max)が0.02μmの精度に鏡面加
工を行なえた。
次に、この鏡面上にスパッタ法により2μmの厚みでイ
リジウム(Ir)70重量%,レニウム(Re)10重量%,炭
素20重量%からなる膜を形成して、ガラスプレス用の型
を作成した。
次にこの型を第2図に示すプレスマシンにセットしてSi
O2が68重量%,B2O3が11重量%,Na2Oが10重量%,K2Oが8
重量%およ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。この際プレス成形
は、上型11にはヒータ13を、下型12には、ヒータ14を巻
き、原料ガラス塊状物17は、原料ガラス供給治具18で保
持し、ガラス予備加熱トンネル炉20を用いて、型温度を
N2雰囲気中で、800℃にしてプレス圧力40kg/cm2でプレ
ス成形を行ない、そのまま400℃まで型とともに冷却し
て成形物を成形物取り出し口19から取り出す。なお15は
上型用ピストンシリンダ、16は、下型用ピストンシリン
ダである。上記のホウケイ酸アルカリガラスに対するプ
レス結果を表1試料No.1に示した。表中、型の特性の覧
において、型の表面粗さ(R max)とビッカース硬度(H
v)の測定結果は、プレス前のものである。またプレス
後の状態の覧は、2000回プレス後の型表面の表面粗さ
(R max)と表面状態の観察結果である。また膜組成の
覧において、Ir,Re,Cの量をそれぞれ変化させた結果を
表1試料No.2〜No.9に示した。(ただし試料No.7〜9
は、本願発明外の比較例である。)また上記実施例と同
様の方法でIr−Re−C系膜の代わりに炭化ケイ素膜,窒
化ケイ素膜,白金−イリジウム膜を超硬合金の上に作成
した型および炭化ケイ素焼結体をそのまま型加工した型
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
った。この結果を表1試料No.10〜No.13に比較例として
示した。
表1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,窒化ケイ素あるいは、白
金−イリジウム合金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
直接プレス成形法および型は、超硬合金母材とし、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,レニウム,炭素系のコ
ーティ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や窒化ケイ素をコーティ
ングする型、あるいは、白金合金膜をコーティングする
型と比較して、ガラスを成形した場合、型とガラスの反
応性が少ないばかりか、型表面の硬度が高いためにキズ
が付きにくくしかも、耐熱性が大きいため表面荒れをお
こしにくいという利点があり、高精度な型形状を長期間
維持できる利点がある。なお特許請求の範囲において、
イリジウムを10〜70重量%に限定したのは、イリジウム
量が10重量%より少ないとプレス後に型の表面荒れ(白
濁)をおこすためであり、イリジウム量が70重量%より
も多い場合型表面の荒れとキズが付きやすい欠点を有し
ているためである。またレニウムの量を10〜70重量%に
限定したのは、レニウム量が10重量%より少なくても、
70重量%より多くても型の表面荒れをおこしやすいため
である。炭素の量を20〜50重量%に限定したのは、20重
量%以下では、型の表面荒れをおこしやすく、50重量%
以上では、スパッタ膜がポーラスになるためである。
【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、12……下型、11′……上型のプレス面、1
2′……下型のプレス面、11″……切り込み部、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、17……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)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】タングステンカーバイド(Wc)を主成分と
    する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)10〜70重量%,レニウム(Re)10
    〜70重量%,炭素20〜50重量%で構成された化合物を主
    成分とするコーティング膜を形成したことを特徴とする
    光学ガラス素子の成形用型。
JP24990686A 1986-10-21 1986-10-21 光学ガラス素子の成形用型 Expired - Lifetime JPH0688803B2 (ja)

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