JPS60264330A - 光学ガラス素子のプレス成形用型 - Google Patents

光学ガラス素子のプレス成形用型

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JPS60264330A
JPS60264330A JP59118478A JP11847884A JPS60264330A JP S60264330 A JPS60264330 A JP S60264330A JP 59118478 A JP59118478 A JP 59118478A JP 11847884 A JP11847884 A JP 11847884A JP S60264330 A JPS60264330 A JP S60264330A
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mold
press
optical glass
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noble metal
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秀人 文字
Masaki Aoki
正樹 青木
Hideo Torii
秀雄 鳥井
Hideyuki Okinaka
秀行 沖中
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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素子の製造方法に関し、特にプレス
成形後、研磨工程を必要としない高精度光学ガラス素子
を直接プレス成形を行なう際に用いることができる光学
ガラス素子のプレス成形用型に関するものである。
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うる非球
面化の方向にある。この非球面レンズの製造にあたって
は、従来の光学レンズの製造方法である光学研磨法では
、加工性および量産化が困難であシ、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形状のモールドの上
で、光学ガラスの塊状物を加熱成形するか、あるいはあ
らかじめ加熱したガラスの塊状物を熱プレスして成形を
行なって、それ以上の研磨工程を必要とせずに光学レン
ズを製造する方法である。
しかしながら、上記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
ンズの場合高い面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、高温度のもとてガラスに
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、熱衝撃に対する耐
破壊性が高いことなどの性質をもっている必要がある。
i” j (7)IJ 16゜えゎ、1□イ、ヶ4カ。
8.。)、ヤ化ケイ素(Si5N4)などからなる型、
高密度カーボンの上に炭化ケイ素(Sin)などをコー
ティングした型、あるいは超硬合金の」二に白金等の貴
金属をコーティングした型などが適しているとされてお
シ、様々な検討がなされている。
しかしながら、SIC,5i5N4等の材料はその硬度
が極めて高いため、これらの材料を球面形状あるいは非
球面形状の型に高精度に加工することが非常に困難であ
る。しかもこれらの材料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”203r B205等の鉛
やアルカリを含有するガラスと比較的反応しやすい物質
が使用されており、プレス成形をくり返すと、型とガラ
スの反応が進むため高精度なレンズを成形することがで
きないという欠点があった。また高密度カーボンの上に
炭化ケイ素(Sin)をコーティングした型も、コーテ
イング膜がベータ炭化ケイ素(β−8iC)であるため
、鉛やアルカリ元素を多量に含むガラスとは反応を起こ
し易く、高精度なガラスレンズの成形が困難であるとい
う欠点を有していた。また超硬合金の上に貴金属をコー
ティングした型は、長時間にわたって光学ガラスを高温
下で成形する5ぺ。
ことによって母材である超硬合金が酸化されて面精度が
低下するという問題点を有していることがわかった。
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形の型に
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
となる光学ガラス素子のプレス成形用型を提供するもの
である。
発明の構成 本発明の光学ガラス素子のプレス成形用型は、チタンカ
ーバイド(TiC)を主成分としたサーメットを母材と
し、これを成形すべきレンズ形状に力日工し、その」二
にイリジウム(Ir)、オスミウム(Ofり、パラジウ
ム(Pd)、o)ラム(Rh)およびルテニウム(Rh
)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素と白金
(Pt )とからなる貴金属合金層を被覆したことを特
徴とするものである。
ここで母材として用いるチタンカーバイドを主6ペ ノ 成分とするサーメットは、一般的な研削加工を行なう場
合においても、従来ガラスレンズのプレス成形用型とし
て用いられていたSiG 、 Si3N4よりも容易に
高精度な型加工ができる特徴があり、しかも型表面の最
大表面粗さく Rma x )を0.02μm以下の精
度まで容易に仕上げることが可能であるという特徴があ
る。また、タングステンカーバイド(we)を主成分と
する超硬合金と比べても、はぼ同程度の時間で型表面の
最大表面粗さくRmax)を0.02μm以下の精度ま
で仕上げることが可能である。
さらに、母材として用いるサーメットの熱膨張係数は8
〜9×10/℃であり、イリジウム(Ir)、オスミウ
ム(Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)お
よびルテニウム(Ru)からなる群より選ばれた少なく
とも一つの元素と白金(Pt)とからなる貴金属層の熱
膨張係数は9〜11×10/℃ であり、母材と貴金属
層との熱膨張係数がよく一致しているため、ガラスをプ
レス成形する際の熱衝撃および成形をくシ返し7ペ ・ 行なう際の熱サイクルにも耐えうる強固な接着力が得ら
れる。
したがって、本発明の型を用いることによって従来より
同様の目的で用いられていたSiCやS t 3N4の
型においてその欠点となっていた高精度な型加工の困難
さを克服し、かつナトリウム、カリウム等のアルカリ元
素、あるいは鉛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ことは言う丑でもなく、かつく
り返し成形の際の熱サイクルに対しても、母材とその上
に被覆した貴金属層との間ではく離が起こらないといっ
た利点を有することになる。
なお、サーメットの上に形成した貴金属層において、合
金組成を白金(Pt )が60〜99重量係、残シがイ
リジウム(Ir)、オスミウム(Os )、パラジウム
(Pd)、ロジウム(Ru )およびルテニ儒(ラム(
Ru)からなる群より選ばれた少なくとも一つの元素か
らなる合金と規定したのは、各組成量(重量係)によっ
て各種光学ガラス素子のプレス成形用型材料としての適
性が異なるためである。
すなわち、本発明の特許請求の範囲の合金組成量(重量
%)であれば、光学ガラス素子を良好にプレス成形が可
能であるが、規定した組成量C重量刑以下では貴金属層
の強度あるいは硬度が低いために、プレス成形後、型表
面に微細なキズが発生したり、サーメット上に形成した
貴金属層が塑性変形を起こし、高精度な面形状が低下す
るからである。また規定した組成量(重量係)以上では
、プレス成形したガラスが着色したり、貴金属層が高温
で揮発しやすくなる。
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 直径30mytt、長さ5(Iffの円柱上のTie 
−10Mo−9Ni組成のサーメットの棒を準備し、放
電加工によって第1図に示すような周囲に切り込み部1
1がある曲率半径46間の凹面形状の上型11と、曲率
半径が200m1Rの凹面形状の下型12とからなる一
対のプレス成形用の型形状に加工した。
9 突 。
この型のプレス成形面を超微細なダイヤモンド砥粒を用
いて鏡面研磨した。その結果、1時間までで表面の最大
荒さが0.02μmの精度で鏡面加工を行なうことが可
能であった。次にこの鏡面上にスパッタ法により2μm
の厚みで白金−ロジウム(Pj−R11)合金層などの
二元系合金、白金−ロジウム−イリジウム(Pt−Rh
−Ir)合金層などの三元系合金、白金−ロジウム−イ
リジウム−パラジウム(Pt−Rh −Ir−pd )
合金層などの四元系合金、白金−ロジウム−イリジウム
−パラジウム−オスミウム(Pt−Rh−Ir−pd 
−08)合金層などの三元系合金および白金−ロジウム
−イリジウム−パラジウム−オスミウム−ルテニウム(
Pt−Rh−Ir−Pd−Os−Ru )合金層などの
大兄系合金をそれぞれ形成した。
このようにして作製した型11および12を第2図に示
すプレスマシンのピストンシリンダ15および16にセ
ットし、窒素雰囲気中で、pboが70%、5i02が
2了チおよび残りが微量成分からなる酸化鉛系光学ガラ
スを半径2ommの球形状10ペ−ノ に加工した塊状物17を加熱プレスし、両面が凸形のレ
ンズ形状に成形した。ガラスプレス成形時の型温度は5
00℃、プレス圧力は4oK1/c、Aで2分間保持し
た後、そのまま3001:まで型とともに冷却して成形
ガラスを成形ガラス取シ出し口19より取シ出し、成形
ガラスと型のそれぞれを評価した。このようなプレス工
程を1000回ぐシ返した後、使用した型を取シはずし
1000回プレス成形した後の型の表面状態を観察した
以上のプレス実験を、第1表に示したような合金組成の
異なった一対の型についてくり返して行ない、プレス後
の成形ガラスと型のそれぞれを評価し、その結果を第1
表に示した。
比較のために、従来よシ使用されていた炭化ケイ素の型
、高密度カーボンの上に炭化ケイ素をコーティングした
型および超硬合金の上に貴金属層を形成した型を作製し
、第2図に示すプレスマシンに本発明の型のかわりにセ
ットし、上述したプレス条件と同様の条件でガラスをプ
レス成形した。
これらの炭化ケイ素、高密度カーボンの型の作製11 
く ・ は、上述したサーメットの型加工と同様の方法で研削加
工し、ダイヤモンド砥粒を用いて型表面を鏡面研磨した
。この鏡面研磨工程のみにおいても型表面の最大面粗さ
を0.02μm丑で仕上げるのに要する時間はサーメッ
トを鏡面研磨する場合と比較して2〜60倍も必要であ
った。
炭化ケイ素の型および高密度カーボンの上に炭化ケイ素
をコーティングした型を用いて上述したと同じ条件でプ
レス成形した結果、プレス成形したガラスは白濁し、か
つ型表面にガラスと反応した跡が残った。また超硬合金
の上に貴金属層を形成した型を用いて同様のプレス成形
した結果、プレス回数が約8oo回の時点で貴金属膜が
はがれた。
これに対して本発明における光学ガラス素子のプレス成
形用型は、酸化鉛系光学ガラスを10o。
i:、) 回7°″9”し1後に′1.−″1も・酸イ
ヒ1系1学”ラスと反応しない、サーメットの上に形成
した貴金属層がはがれない、あるいは型表面に微細なキ
ズが生じないといった利点を備えており、従来から使用
されていたプレス成形用型よりも優れており、かつ型表
面の最大面粗さを0.02μmに加工するのに要する時
間は1時間と、超硬合金の場合と同様に型を容易に製造
することができ、光学ガラス素子を精密にプレス成形で
きることがわかった。
また、サーメットおよび超硬合金の常温でのビッカース
硬度(Hv)は16oo〜18ooとほぼ同程度である
が、550℃でのビッカース硬度はそれぞれ約1ooo
および約700であり、実際にプレス成形している温度
(rsoo℃)ではサーメットの硬度は超硬合金の硬度
と比べてかなり高いため、長時間にわたってプレス成形
した場合においても母材の高精度な表面精度が保持され
ていることがわかる。
さらに、超硬合金の上に貴金属層を形成した型において
は、母材である超硬合金の酸化が進行して型材の面精度
が低下したが、サーメットの上に貴金属層を形成した型
においては、母材であるサーメットの酸化は560℃で
はほとんど進行しない13ペン ため、1000回プレス成形を行なった後においても型
表面の面精度の変化は認められなかった。
第1表において、試料黒の右上に※印をつけたプレス成
形用型は比較例として本願特許請求の範囲外として記載
した。
なお、本実施例では光学ガラス素子のプレス成形用型の
母材としてのサーメット組成はTic −1()Mo−
9Niであったが、母材としてのサーメット組成は上記
組成に限定されるものではなく、Ticを主成分とし、
その他の添加物として例えば、TiN 、 TaC、W
C、NbC、Mo2C、Cz3C2、VC。
ZrC、Mo 、 Ni 、 Co 、 Cr等を含有
したサーメットを用いることができる。また本発明を説
明するために凹面形状のプレス成形用型を使用したが、
型表面の形状は本実施例のような形状に限定されるもの
ではなく、プリズム等の光学ガラス素子形状に適合する
ものでもよいことは言うまでもない。
(以下余 白) 14ベーノ 第1表 酸化鉛系光学ガラスのプレス成形結果25・\
− 試料煮の右上の※印は比較例をあられす。
26ベーノ 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素
子のプレス成形用型は、サーメットを母材とし、これを
成形のための押し型に加工し、その上に貴金属層を形成
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
であるので、従来から用いられてきた炭化ケイ素の型、
あるいは高密度カーボンの上に炭化ケイ素をコーティン
グした型よりも、ガラスをプレス成形した場合の反応性
が少ないばかシか、一般的な研削加工および鏡面加工に
おいても容易に高精度な型形状にできるといった利点が
ある。また、超硬合金の上に貴金属層を形成した型よシ
も、耐酸化性、耐熱撃性がすぐれ、かつ高温での硬度が
高いといった利点がある。
したがって、本発明の光学ガラス素子のプレス成形用型
を用いることによって、従来から用いられてきた光学ガ
ラス素子のプレス成形用型よシも容易に高精度の光学ガ
ラス素子を得ることが可能なことがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例における光学ガラス素子のプレ
ス成形用型を示す図、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、12′・・・・・下型のプ
レス面、11・ ・切シ込み部、13・・・・・・上型
用加熱ヒータ、14・・・・・下型用加熱ヒータ、16
・・・・・上型用ピストンシリンダ、16・・・・・・
下型用ピストンシリンダ、1了・・・・・・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、2o・・・・・・原料ガラス
予備加熱炉、21・・・・・・おおい。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名1:
1: 第1図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)サーメットを母材とし、この母材上に貴金属層を
    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. (2)母材として用いるサーメットが、チタンカーバイ
    ド(TiC)を主成分とす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素子のプレス成形用型。
  3. (3)貴金属層が、イリジウム(Ir)、オスミウム(
    Os)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Fih) お
    よびルテニウム(Ru )からなる群より選ばれた少な
    くとも一つの元素と白金(Pt)とからなる合金である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記
    載の光学ガラス素子のプレス成形用型。
  4. (4)貴金属層が、白金(Pt)が60〜99重量%、
    残部がイリジウム(Ir )、オスミウム(08)、2
    ベノ パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)およびルテニウ
    ム(ftu)からなる群より選ばれた少なくとも一つの
    元素からなる合金であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項、第2項または第3項記載の光学ガラス素子の
    プレス成形用型。
JP59118478A 1984-05-17 1984-06-08 光学ガラス素子のプレス成形用型 Granted JPS60264330A (ja)

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EP85303477A EP0164930B1 (en) 1984-05-17 1985-05-17 Molding method for producing optical glass element

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