JPS60127246A

JPS60127246A - 光学ガラスレンズの直接プレス成型用型

Info

Publication number: JPS60127246A
Application number: JP58231257A
Authority: JP
Inventors: Hideo Torii; 秀雄鳥井; Masaki Aoki; 正樹青木; Sei Yuhaku; 聖祐伯; Hideyuki Okinaka; 秀行沖中; Shoji Nakamura; 正二中村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-12-09
Filing date: 1983-12-09
Publication date: 1985-07-06
Also published as: US4606750A

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、光学ガラスレンズの製造方法に関し、特に、
プレス成型後、磨き工程等を必要としない光学ガラスレ
ンズの直接プレス成型による製造に用いることができる
プレス成型用の型に関するものである。

（従来例の構成とその問題点）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磨法では加工性及
び量産性に劣シ、直接プレス成型法が有望視されている
。

この直接プレス成型法というのは、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
であるガラスの塊状物をプレス成型して、プレス成型後
、それ以上の研磨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、
プレス成型後、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、高い精度で成型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
にすシ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。

しかしながら、炭化ケイ素、窒化ケイ素などの材料は硬
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型用の型に高精度に加工すること
が非常に困難である。一方高密度カーボンの成型物の上
に炭化ケイ素などをコーティングして作製した型も、型
の高精度加工には問題はないが、炭化ケイ素のコーテイ
ング膜の厚さが薄いと、膜の下地の高密度カーボン成型
物がやわらかすぎるために、ガラスのプレス成型時にコ
ーテイング膜に亀裂が発生する場合が多く、また、逆に
炭化ケイ素のコーテイング膜の厚さが厚いと、下地のカ
ーボンと膜の炭化ケイ素の熱膨張率が大きく異なるため
に、ガラスのプレス成型時の型の゛加熱とプレスおよび
冷却の熱サイクルで膜のはがれの発生がおこるなどの欠
点があった。

（発明の目的）本発明の目的は、ガラスレンズの直接プレス成型の型に
要求される高精度の型加工が容易に行なえ、かつ、この
ようにして作製した型を用いることによって良好な像形
成品質を有する光学ガラスレンズの直接プレス成形が可
能になる直接プレス成製用の型を提供するものである。

（発明の構成）本発明の光学ガラスレンズの直接プレス成型用の型は、
超硬合金を母材にし、これを成型すべきレンズ形状の押
し型に加工し、さらにその上に均一な厚みで炭化ケイ素
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型の型として
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、
母材として用いる超硬合金はコーテイング膜として用い
る炭化ケイ素と熱膨張率がよく一致しているために、ガ
（５）ラスのプレス成型の際の型加熱、７°レス成型、冷却の
熱サイクルのくシ返しにも耐える強い模擬着力が得られ
る。したがって、本発明の型を用いることによって、従
来、同じ目的の型として用いられていた、ガラスレンズ
の直接プレス成型用として優れた型である炭化ケイ素の
型と同様の成型性を持ち、かつ、炭化ケイ素の欠点であ
った高精度の型加工性が容易になるので直接プレス成型
用の型の製造が容易になるものである。

（実施例の説明）以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１厘径３０ｍで長さ５０ｍの円柱状の第１表に示すような
ＷＣ−Ｃｏ系の超硬合金の棒を各２本ずつ準備し、放電
加工によって、第１図に示すような周囲に切シ込みがあ
る曲率半径４６ｍの凹面の形状の上型と、曲率半径が２
００雪の凹面形状の下型の一対のプレス成型用の型の形
状に加工した。

なお、第１図において１は上型、２は下型、３は上型の
プレス面、４は下型のプレス面である。

（６）これらの各一対のブロックのプレス成型面を超微細なダ
イヤモンド砥粒を用いて鏡面研磨した。

組成の異なる各Ｖｌ／Ｃ−Ｃｏ系の超硬合金とも２時間
までで表面の最大荒さが０．０２μｍの精度に鏡面加工
を行なえた。更に鏡面加工した凹型表面上にイオンビー
ムスパッタ装置を用いて、２μｍの均一な厚みで炭化ケ
イ素膜を形成して、ガラスプレス成形用の型を作製した
。

このようにして作製した型を第２図に示すプレスマシン
にセットして、水素を２チ含む窒素雰囲気中で、５ｌＯ
２が６８チ、Ｂ２Ｏ３が１１％、ＮａｚＯが１０４、Ｋ
２Ｏが８チおよび残ｐが微量成分からなるホウケイ酸系
光学ガラス、およびＳｉＯ□が３１チ、Ｂ２０．が１７
チ、ＢａＯが５０チおよび残りが微量成分からなるホウ
ケイ酸バリウム系光学ガラスの二種類の半径２０ｍの球
形状の塊状物をプレスして、両凸のレンズ形状に成型し
た。

第２図において、５は上型用ヒータ、６は下型用ヒータ
、７は上屋用ピストンシリンダー、８は下型用ピストン
シリンダー、９はガラス予備加熱トンネル炉、１０は原
料ガラス供給治具、１１は原料ガラス塊状物、１２は成
形物とシ出し口である。

上述の成型は、型温度を８００℃にしてプレス圧力４０
ｋｇ・ｍ　でプレス成型を行ない、そのまま４００℃ま
で型とともに冷却して成型物をとシ出した。上記のホウ
ケイ酸系ガラスに対する結果を第２表に、また上記のホ
ウケイ酸バリウム系ガラスに対する結果を第３表に示し
た。

比較のために、従来使用されていた炭化ケイ素の型を作
製し、第２図のプレスマシンに本発明の型のかわりにセ
ットして、上述と同様のガラスの塊状物を同様の条件で
プレス成型を行なった。

この炭化ケイ素の型の作製は、上述の放電加工後の超硬
合金と同様の形状に研削加工で仕上げた後、上述と同様
のダイヤモンド砥粒を用いて表面を鏡面研磨した。この
鏡面研磨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
化ケイ素の型によるプレス成型の結果も第２表、第３表
に示した。

第２表、第３表かられかるように、本実施例のプレス型
は、従来から使われていた炭化ケイ素の型と同様にレン
ズ成型性に優れていることがわかる。同時に本発明のプ
レス型が、従来の炭化ケイ素の型に比較して極めて容易
に製造できる利点があることがわかった。

（９）第１表（１０）第２表　ホウケイ酸ガラスのプレス成型性ただし、型の
試料番号は第１表のものと同じであｐ、○は良好を示す
。

（１１）第３表　ホウケイ酸バリウムガラスのプレス成型性ただ
し、型の試料番号は第１表のものと同じであり、Ｏは良
好を示す。

（１２）実施例２プレス成型用の型の母材として、実施例１で用いたＷＣ
−Ｃｏ系の超硬合金のかわりに、第４衣に示すような組
成のＷＣ−Ｔｉｃ−Ｃｏ系の超硬合金を用いたことのみ
が異なり、その他は実施例１と全く同様にして型を作製
した。本実施例の各ＷＣ−Ｔｉｃ−ｃｏ系超硬合金はそ
れぞれ放電加工が可能であシ、この加工方法で、まず実
施例１と同様の型形状に加工し、ダイヤモンド砥粒音用
いて型表面の鏡面研暦金行なった。この鏡面研磨は実施
例１と同じ条件で行なったが、２時間以内に最大面荒さ
が０．０２μｍの面精度に仕上がった。

これらの型を用いて実施例１で用いたものと同権の２種
類のガラス塊状物全実施例１と同じ条件でプレス成型し
た。ホウケイ酸ガラスに対するプレス成型の結果を第５
表に、ホウケイ酸バリウムガラスに対するプレス成型の
結果を第６表に示す。

第５表、第６表から明らか々ように、本実施例のプレス
型は、従来から使われていた炭化ケイ素の型（第２光、
第３表に表示）と同様にレンズ族（１３）型性に優れていることがわかる。

第　４　表（１４）第５表　ホウケイ酸ガラスのプレス成型性ただし、型の
試料番号は第４表のものと同じであム０は良好會示す。

第６表　ホウケイ酸バリウムガラスのプレス成型性ただ
し、型の試料番号は第４表のものと同じであり、○は良
好を示す。

実施例３プレス成型用の型の母材として、実施例１で用いたＷＣ
−Ｃｏ系の超硬合金のかわシに、第７表に示すような組
成のＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系の超硬合金を用いたことのみ
が異なシ、その他は実施例１と全く同様にして型を作製
した。本実施例の各Ｗｅ−ＴＩＣ−Ｔａｇ−Ｃ。

系超硬合金はそれぞれ放電加工が可能であシ、この加工
方法で、まず実施例１と同様の型形状に加工し、ダイヤ
モンド砥粒全相いて型表面の鏡面研磨を行なった。この
鏡面研磨は実施例１と同じ条件で行なったが、２時間以
内に最大面荒さが０．０２μｍの面精度に仕上がった。

これらの型を用いて実施例１で用いたものと同種の２種
類のガラス塊状物を実施例１と同じ条件でプレス成型し
た。ホウケイ酸ガラスに対するプレス成型の結果を第８
表に、また、ホウケイ酸バリウムガラスに対するプレス
成型の結果を第９表に示す。

第８表、第９表から明らかなように、本実施例のプレス
型は、従来から使われていた炭化ケイ素（１７）の型（第２表、第３表にプレス成型結果を示す。）と同
様にレンズ成型性に優れていることがわかる。

第　７　表（１８）第８表　ホウケイ酸ガラスのプレス成型性ただし、型の
試料番号は第７表のものと同じであシ、０は良好を示す
。

第９表　ホウケイ醸バリウムガラスのプレス成型性ただ
し、型の試料番号は第７表のものと同じであり、○は良
好を示す。

（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レ
ンズの直接プレス成型用の型は、超硬合金を母材とし、
これを成型すべきレンズ形状の押し型に加工して、さら
にその上に均一な厚みで炭化ケイ素のコーテイング膜を
形成することを特徴としている型であるので、従来、用
いられていた炭化ケイ素のブロックのけず夛出し加工の
型と同様に、光学レンズ用ガラスをプレス成型した場合
でも型とガラスの接触面において化学反応を起こさず、
成型後のガラス面も失透せず、かつ、成型の際のガラス
と型のはがれ性も良いという優れた効果が得られる。ま
た、母材として用いる超硬合金は、放電加工が可能であ
り、また、一般的な研削加工を行なう場合においても、
従来のガラスレンズ直接プレス成型の型として用いられ
た炭化ケイ素のブロックよシも容易に高精度な型形状の
加工ができる利点がある。したがって、本発明の型を用
いることによって、従来から用いられていたガラスレン
ズの直接プレス成型用として優れた型（２１）である炭化ケイ素の型と同様の成型性を持ち、かつ、炭
化ケイ素の欠点であった高精度の型加工が容易になるの
で直接プレス成型用の型の製造が容易になる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１におけるプレス成型用型の斜
視図であシ、第２図は同笑施例で用いたプレスマシンの
斜視図である。１・・・上型、２・・・下型、３・・・上型のプレス面
、４・・・下型のプレス面、５・・・上型用ヒーター、
６・・・下型用ヒーター、７・・・上型用ピストンシリ
ンダー、８・・・下型用ピストンシリンダー、９・・・
ガラス予備加熱トンネル炉、１０・・・原料ガラス供給
治具、１１・・・原料ガラス塊状物、１２・・・成形物
とり出し口。（２２）第１図１　を第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）超硬合金を母材とし、こｎを成型すべきレンズ形
状の押し型に加工し、さらにその上に均一な厚みで炭化
ケイ素のコーテイング膜を形成することを特徴とする光
学ガラスレンズの直接プレス成型用型。
（２）母材として用いる超硬合金がタングステンカーパ
イｐ（ｗｅ）が７５〜９９％、かつコバルト（Ｃｏ）が
１〜２５ｑ６含むＷＣ−Ｃｏ系合金であることを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載の光学がラスレンズ
の直接プレス成型用型。
（３）母材として用いる超硬合金がタングステンカーバ
イド（ＷＣ）が４０〜９０チ、チタンカーバイド（Ｔｉ
ｃ）が２〜６０チ、かつコノ々ルト（Ｃｏ　）が１〜１
６ｑ６含むＷＣ−Ｔｉｃ　−Ｃｏ系合金であることを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の光学ガラスレ
ンズの直接プレス成型用型。
（４）母材として用いる超硬合金がタングステンカーバ
イド（ＷＣ）が１５〜９４チ、チタンカーバイド（Ｔｉ
ｃ）が２〜５３チ、タンタルカーバイド（ＴａＣ）が２
〜４０１、かつコバルト（Ｃｏ）が２〜１８％含む曹−
ＴｌＣ−Ｔｉｃ　−Ｃｏ系合金でおることを特徴とする
特許請求の範囲第（１）項記載の光学ガラスレンズの直
接プレス成型用型。