JPH07330350A - 光学ガラス素子のプレス成形用型及び光学ガラス素子のプレス成形方法 - Google Patents

光学ガラス素子のプレス成形用型及び光学ガラス素子のプレス成形方法

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JPH07330350A
JPH07330350A JP12120794A JP12120794A JPH07330350A JP H07330350 A JPH07330350 A JP H07330350A JP 12120794 A JP12120794 A JP 12120794A JP 12120794 A JP12120794 A JP 12120794A JP H07330350 A JPH07330350 A JP H07330350A
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暁 森本
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梅谷  誠
Hidenao Kataoka
秀直 片岡
Yoshinari Kashiwagi
吉成 柏木
Kenji Inoue
健二 井上
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  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高融点光学ガラス素子を、繰り返しプレス成
形することが可能なプレス成形用型を提供する。 【構成】 超硬合金13の上面に、切削加工層として、
耐熱性、切削加工性に優れたSi−Mo層12を形成
し、該加工層を所望の形状に精密加工した後、保護層と
してPt−Ir合金薄膜11をコーティングする。 【効果】 精密加工が容易で、高融点光学ガラス素子を
繰り返しプレス成形できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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、高精度な光学ガラス素子を、プレス成形する
方法及びプレス成形する際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。
【0002】
【従来の技術】高精度な光学ガラス素子をプレス成形に
より、繰り返し成形するためには、型材料として高温で
も安定で、耐酸化性に優れ、ガラスに対して不活性であ
り、プレスした時に形状精度が崩れないような機械的強
度の優れたものが必要であるが、その反面、加工性に優
れ、精密加工が容易にできなくてはいけない。
【0003】以上のような光学ガラス素子のプレス成形
用型に必要な条件を、ある程度満足する型材として、チ
タンカーバイド(TiC)及び金属の混合材料(例えば
特開昭59−121126号公報)や超硬合金母材上に
貴金属薄膜を形成したもの(例えば特開昭62−963
31号公報)などが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
型材料では、上記の条件を全て満足するものは得られて
いない。
【0005】例えば型材としてTiC及び金属の混合材
料を用いた場合では、非常に硬く、機械的強度は優れて
いるものの、加工性に劣り、高精度な加工が困難であ
る。さらには、光学ガラス素子の構成成分である鉛(P
b)やアルカリ元素と反応しやすいという欠点を有して
いる。
【0006】また、超硬合金母材上に貴金属薄膜を形成
した型では、超硬合金をダイヤモンド砥石を用いて加工
を行うと、ダイヤモンド砥石の摩耗が激しく、精密な形
状加工が困難であり、特別な加工装置が必要である。ま
た、加工時間も長く、金型コストが非常に高いという問
題があった。
【0007】これらの改善策として超硬合金母材上に母
材と密着性が良好な薄膜を形成し、さらに該薄膜上に容
易に精密加工できる膜として例えば無電解Ni−Pめっ
き膜を形成し、保護膜として合金薄膜を形成する方法
(例えば特開平3−23230号公報)が検討されてい
る。
【0008】しかしながらこの方法では無電解Ni−P
めっき膜の耐熱性が低く、高融点ガラスを成形すること
ができないといった問題があった。
【0009】以上のように、従来の型材料では前述の型
材料としての必要条件を全て満足するには至っていな
い。
【0010】本発明はこのような従来の課題を解消し、
従来の研削加工では実現できなかった多種多様の形状を
持った高融点光学ガラス素子を、繰り返しプレス成形す
ることが可能なプレス成形用型及び光学ガラス素子のプ
レス成形方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明ではWCを主成分とする超硬合金、TiCあ
るいはTiNを主成分とするサーメット、またはWC焼
結体からなる母材上に切削加工層として、含有率が20
〜80at%のSiと残りがNi、Co、Fe、Cu、
Ti、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Hf、T
a、W、Re、Os、Irから選ばれる金属との合金薄
膜を形成し、該加工層を切削加工により所望の形状に精
密加工した後、該薄膜上に保護層としてPt、Pd、I
r、Rh、Os、Ru、Re、W、Taから選ばれる少
なくとも1種類以上の金属を含む貴金属系合金薄膜を形
成して構成される金型を作製することによって、多種多
様な形状を持った高融点光学ガラス素子のプレス成形用
型を提供し、この型を用いて高融点光学ガラスを繰り返
しプレス成形することによって、従来プレス成形できな
かった多種多様な形状を持った高融点光学ガラス素子を
安価に、かつ大量に製造することを可能にしたものであ
る。
【0012】
【作用】本発明では、型母材にWCを主成分とする超硬
合金、TiCあるいはTiNを主成分とするサーメッ
ト、またはWC焼結体を用いることにより、プレス成形
に充分耐える強度を持たせ、またこの母材表面に形成さ
れる切削加工層に含有率が20〜80at%のSiと残
りがNi、Co、Fe、Cu、Ti、Zr、Nb、M
o、Ru、Rh、Pd、Hf、Ta、W、Re、Os、
Irから選ばれる金属との合金薄膜を用いることによっ
て、耐熱性に優れ、容易に所望の形状に精密切削加工す
ることを可能とした。
【0013】さらに、この切削加工層上に形成される保
護層としてPt、Pd、Ir、Rh、Os、Ru、R
e、W、Taから選ばれる少なくとも1種類以上の金属
を含む貴金属系合金薄膜を用いることによって、ガラス
との融着を防止したものである。
【0014】従って、本発明の型は、前記した型材料と
して要求される必要条件を全て満足したものとなる。
【0015】このようにして作製した本発明の型を用い
て、ガラスをプレス成形すると、従来の研削加工では実
現できなかった多種多様な形状を持った高融点光学ガラ
ス素子を大量に製造することが可能となる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図1を参照
しながら説明する。
【0017】直径6mm、厚さ10mmのWCを主成分
とする超硬合金を曲率半径が1mmの凹形状のプレス面
を有する光学ガラスレンズのプレス成形用型13に放電
加工により荒加工した。
【0018】次に、このプレス面上に切削加工層12と
してSi−Moをスパッタ法により15μmの厚みで形
成した。Si−Moのスパッタ方法としては、まず、1
0mm×10mmのSiチップを直径6インチのMoデ
ィスクターゲット上に72枚並べてSi−Moのターゲ
ットとし、スパッタした。
【0019】次にこのSi−Mo膜12をダイヤモンド
バイトによる切削加工により非常に高精度な面に仕上げ
た。
【0020】このようにSi−Mo合金薄膜を切削加工
することによって、研削加工では従来作製が困難であっ
た曲率半径1mmの凹面形状の金型を、容易に得ること
ができるようになった。
【0021】次に該加工層上にスパッタ法により3μm
の厚みでPt−Ir合金薄膜11をコーティングしてプ
レス成形用型を作製した。
【0022】図1に示す成形型を図2に示したプレス成
形機にセットする。図2において21は上型ヒーターブ
ロック、22は上型用加熱ヒーター、23は図1で示す
上型、24はガラス素材、25も同様に図1で示す下
型、26は下型用加熱ヒーター、27は下型ヒーターブ
ロック、28は覆い、29は胴型、210はプランジャ
ー、211は位置決め用センサー、212はストッパー
である。
【0023】次に半径1mmの球状に加工した軟化点6
13℃の重クラウン系ガラス(SK−12)24を下型
25の上に置き、その上に上型23を置いて、そのまま
650℃まで昇温し、窒素雰囲気中で約40kg/cm2
のプレス圧により2分間圧力を保持し、その後、そのま
まの状態で550℃まで冷却して、成形された光学ガラ
ス素子を取り出して、光学ガラス素子のプレス成形の工
程を完了する。
【0024】光学ガラス素子を成形するには、以上の工
程を1サイクル行う。以上の工程を繰り返して1000
0サイクル目のプレス終了時に、上下の型23及び25
をプレス成形機より取りはずして、プレス面の状態を光
学顕微鏡で観察し、その時のプレス面の表面粗さ(RM
S値、Å)を測定して、それぞれの型精度を評価した。
これらの結果を(表1)の試料No2〜49に示した。
【0025】本実施例に対する比較例として、超硬合金
母材上に切削加工層として無電解めっき法によってNi
−P膜を形成し、保護膜としてPt−Ir合金薄膜をコ
ーティングした型について図1と同様な形状の型を作製
し、これを図2に示したプレス成形機にセットし、上述
のプレス成形の工程を繰り返し行い、同様の型精度の評
価を行った。この結果を(表2)に示した。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】比較例における試料No.1のように切削
加工層に無電解Ni−Pめっき膜を成膜し、Pt−Ir
合金薄膜でコーティングした型は、ガラス付着は起こら
ないが、100回のプレス成形によってめっき膜の亀裂
が進行し、その亀裂がレンズに転写しそれ以上プレス成
形することはできなかった。
【0029】これは切削層のNi−Pの耐熱性が悪いた
めに、高融点ガラスのプレス成形時の熱サイクルに、N
i−Pが耐えきれなくなるためである。
【0030】一方、試料No.2〜No.49の本実施
例の型は、繰り返し10000回プレスした時でも、表
面状態はほとんど変化せず、表面粗さはほとんどプレス
前と変化がなく、SK−12のような高融点ガラスを繰
り返しプレス成形できることがわかる。
【0031】すなわち、本実施例の方法で得られたプレ
ス成形用型を用いてガラスをプレス成形することによっ
て、研削加工では困難な形状の高融点光学ガラス素子を
大量にプレス成形することが可能となった。
【0032】以上のように、本発明の型は前述した高精
度な光学ガラス素子を直接プレス成形するための必要条
件を全て満たし、これまで成形で作製できなかった形状
の高融点光学ガラス素子を、大量にプレス成形すること
が可能となった。
【0033】なお、本発明を説明するために、実施例に
おいてプレス成形用型の母材として、WCを主成分とす
る超硬合金を用いたが、TiNあるいはTiCを主成分
とするサーメットあるいはWC焼結体を母材に用いても
まったく同様の結果が得られた。
【0034】また保護膜については、実施例においてP
t−Irを用いたがその他のPt、Pd、Ir、Rh、
Os、Ru、Re、W、Taから選ばれる少なくとも1
種類以上の金属を含む貴金属系合金薄膜を用いてもまっ
たく同様の結果が得られた。
【0035】さらに、本実施例では曲率半径1mmの凹
面形状の金型の作製について述べたが、従来研削では加
工が困難な形状、例えば軸非対称レンズやマイクロプリ
ズムアレイなどの金型も加工できるようになることは言
うまでもない。
【0036】
【発明の効果】以上のように、本発明は光学ガラス素子
のプレス成形用型を作製するにあたり、母材として超硬
合金、サーメット及びWC焼結体を用い、該母材上に切
削加工層として、含有率が20〜80at%のSiと残
りがNi、Co、Fe、Cu、Ti、Zr、Nb、M
o、Ru、Rh、Pd、Hf、Ta、W、Re、Os、
Irから選ばれる金属との合金薄膜を形成し、該加工層
を切削加工により所望の形状に精密加工した後、該薄膜
上に保護層としてPt、Pd、Ir、Rh、Os、R
u、Re、W、Taから選ばれる少なくとも1種類以上
の金属を含む貴金属系合金薄膜を形成することにより、
ガラス成形用型材料に要求される必要条件をすべて満た
し、多種多様な形状の高融点光学ガラス素子のプレス成
形用型を提供したものであり、この型を用いて光学ガラ
スを繰り返しプレス成形することによって、従来プレス
成形では得られなかった形状の高融点光学ガラス素子を
安価に、かつ、大量に製造することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるプレス成形用型の構
成を示す断面図
【図2】本発明の一実施例のプレス成形用型を用いたプ
レス成形機の概略図
【符号の説明】
11 Pt−Ir合金保護膜 12 Si−Mo合金切削膜 13 母材 21 上型ヒーターブロック 22 上型用加熱ヒーター 23 上型 24 ガラス素材 25 下型 26 下型用加熱ヒーター 27 下型ヒーターブロック 28 覆い 29 胴型 210 プランジャー 211 位置決め用センサー 212 ストッパー
フロントページの続き (72)発明者 柏木 吉成 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 井上 健二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】母材にタングステンカーバイド(WC)を
    主成分とする超硬合金、チタンカーバイド(TiC)あ
    るいはチタンナイトライド(TiN)を主成分とするサ
    ーメット、またはWC焼結体を用い、該母材上に切削加
    工層としてシリコン(Si)を主成分とする合金薄膜を
    備え、該加工層上に白金(Pt)、パラジウム(P
    d)、イリジウム(Ir)、ロジウム(Rh)、オスミ
    ウム(Os)、ルテニウム(Ru)、レニウム(R
    e)、タングステン(W)、タンタル(Ta)から選ば
    れる少なくとも1種類以上の金属を含む貴金属系合金薄
    膜を形成したことを特徴とする光学ガラス素子のプレス
    成形用型。
  2. 【請求項2】Siを主成分とする合金薄膜として含有率
    が20〜80at%のSiと残りがニッケル(Ni)、
    コバルト(Co)、鉄(Fe)、銅(Cu)、チタン
    (Ti)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モ
    リブデン(Mo)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(R
    h)、パラジウム(Pd)、ハフニウム(Hf)、タン
    タル(Ta)、タングステン(W)、レニウム(R
    e)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)から選
    ばれる金属との合金薄膜を用いることを特徴とする請求
    項1記載のプレス成形用型
  3. 【請求項3】母材のタングステンカーバイド(WC)を
    主成分とする超硬合金、チタンカーバイド(TiC)あ
    るいはチタンナイトライド(TiN)を主成分とするサ
    ーメット、またはWC焼結体上に、スパッタ法あるいは
    蒸着法によって含有率が20〜80at%のSiと残り
    がNi、Co、Fe、Cu、Ti、Zr、Nb、Mo、
    Ru、Rh、Pd、Hf、Ta、W、Re、Os、Ir
    から選ばれる金属との合金薄膜を形成し、該薄膜を切削
    加工により所望の形状に精密加工した後、該薄膜上に保
    護層としてPt、Pd、Ir、Rh、Os、Ru、R
    e、W、Taから選ばれる少なくとも1種類以上の金属
    を含む貴金属系合金薄膜を形成して作製された光学ガラ
    ス素子のプレス成形用型を用いて、軟化点が600℃以
    上の高融点ガラスをプレス成形することを特徴とする光
    学ガラス素子のプレス成形方法。
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