JPS61183133A - 光学ガラス素子のプレス成形用型 - Google Patents

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
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。

従来の技術 高精度な光学ガラス素子を直接プレスにより成形するた
めには、像形成品質が良好な事が要求される。このため
型材料としては高温度のもとてガラスに対して化学的に
不活性であること、型のガラスプレス面が十分硬くすり
傷等の損傷を受けにくいこと、また高温度でのプレスで
型が塑性変形などをしないこと、耐熱性、耐熱衝撃性に
優れていること、さらに型の加工性が良く精密加工が可
能なことなどが必要であり、これらの性質を比較的満足
する型材料として例えば特開昭６２−４５８１３号公報
に示されているようにシリコンカーバイド（５ｉＣ）ま
たはシリコンナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４）が用いられ、
さらに特開昭５９−１２１１２６号公報に示されている
チタンカーバイド（ＴｉＣ）および金属の混合材料など
もあり、様々な検討がなされている。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の型材料１例えばシリコンカーバイドお
よびシリコンナイトライドの場合では。

その硬度が極めて高いためガラスプレス面を球面形状あ
るいは非球面形状に高精度に加工することが非常に田無
であった。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、その焼結性を向上させる目的で焼結助
剤として第三成分を含有するため、鉛やアルカリ元素を
含有するガラス素子と比較的反応しやすく、プレス底形
を〈シ返すと型とガラス素子との反応が進み、ガラスが
型に付着するようになり像形成品質の良い高精度な光学
ガラス素子を成形することができなかった。

また、チタンカーバイドおよび金属の混合材料の場合も
プレス成形をくり返すと型とガラス素子とがくっつき高
精度な光学ガラス素子をプレス成形することができない
という欠点を有していた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、光学ガラス
素子の直接プレス成形法によシ像形成品質の良い高精度
な光学ガラス素子の成形を可能にするためのプレス成形
用型を提供することを目的としている。

問題点を解決するだめの手段 本発明は上記問題点を解決するため、型の母材として精
密加工が容易で、耐熱性、耐熱衝撃性もある材料、例え
ばタングヌテンカーバイド、サーメット、又はジルコニ
アを選び、これらの母材上に光学ガラス素子との反応性
に乏しく、硬度も高い白金−レニウム系合金膜、つまり
白金−レニウム二元系合金膜、あるいは白金−レニウム
二元系合金組成にイリジウム、オスミウム、ロジウム。

パラジウムおよびルテニウムから成る群より選ばれた少
なくとも一種類の金属元素を加えた合金膜。

あるいは白金−レニウム二元系合金組成にチタニア、ト
リア又はジルコニアのうちの一種類の酸化物を加えた合
金膜を形成して型を構成することによシ像形成品質の良
好な高精度の光学ガラス素子のプレス成形を可能にしよ
うとしたものである。

作用 本発明は白金−レニウム二元系合金、あるいは前記白金
−レニウムニ元系合金組成にイリジウム。

オスミウム、ロジウム、パラジウムおよびルテニウムか
ら成る群より選ばれた少なくとも一種類の金属元素を加
えた合金、あるいは前記白金−レニウム二元系合金組成
にチタニア、トリア、又はジルコニアのうちの一種類の
酸化物を加えた合金が高温度においても鉛又はアルカリ
元素を含有する光学ガラスと反応しないこと、および規
定した合金組成で十分硬く型表面にすり傷等が発生した
り。

合金膜がプレスにより塑性変形をおこしたりしないこと
を見いだし、前記の合金膜を精密加工が容易で耐熱性も
ある材料１例えばタングステンカーバイド、サーメット
、又はジルコニア母材上に形成して光学ガラス素子のプ
レス成形用型として用いることにより像形成品質が良好
で高精度な光学ガラス素子の直接プレス成形を可能とし
たものである。

実施例 以下１本発明の詳細な説明する。

直径２０ＷＭ、厚さ６羽のタングヌテンカーバイド、サ
ーメットおよびジルコニアを曲率半径４６ａの凹面形状
の上型、および曲率半径２００．謂の凹面形状の下型か
ら成る一対の光学ガラス素子のプレス成形用型にそれぞ
れ加工した。これらの型のプレス面を超微細なダイヤモ
ンド砥粒を用いて鏡面研磨した。次にこの研磨面上にヌ
パッタ法により２〜３μｍの厚さで白金−レニウム二元
系合金膜、あるいは前記の白金−レニウム系合金組成に
イリジウム、オスミウム、ロジウム、パラジウム、およ
びルテニウムから成る群より選ばれた少なくとも−ｍ類
の金属元素を加えた合金膜、あるいは前記の白金−レニ
ウム系合金組成にチタニア。

トリア又はジルコニアのうちの一種類の酸化物を加えた
合金膜を形成した。図にこのようにして作製１．た上下
型をプレスマシンにセットしたものを示す。１は上型、
２は下型、３は上型用加熱ヒータ、４は下型用加熱ヒー
タ、５は上型用ピストンシリンダ、８は下型用ピストン
シリンダ、７は供給ガラス素子塊状物、８はガラス素子
供給用治具。

９はプレス成形した光学ガラス素子の取り出し口。

１ｏは供給ガラス素子塊状物の予備加熱炉、１１はおお
いである。

酸化鉛（ＰｂＯ）７ｏ重量％、シリカ（Ｓｉ０２）２７
重景％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１ｏ１１Ｍの球形状に加工した塊状物７を予備
加熱炉１０で加熱した後、５２０’Ｃに保持された上下
の型１および２の下型２の上に置き、窒素ガス雰囲気中
でプレス圧約４σｋｇ／ｃｒＩによシブレスし２分間保
持した後、そのまま上下の型の温度を３００’Ｃまで冷
却して両面が凸形にプレス成形された光学ガラス素子を
作製し取シ出し口９より取り出して光学ガラス素子のプ
レス成形工程が完了する。以上のような工程を１０００
回くり返した後使用した上下の型１および２をプレスマ
シンよシ取りはずし型の表面状態、およびプレスされた
光学ガラス素子のプレス面を走査型電子顕微鏡を用い観
察評価した。

以上のようにして異なった母材を使用し、これら母材上
に組成の異なる白金−レニウム系合金膜を形成した型を
用いプレス実験をくり返した。第１表にはタングステン
カーバイドを母材としたプレス成形用型を用いた時の実
験結果を示した。

（以　下　余　白） 第１表　　酸化鉛系光学ガラスのプレス成形結果第１表
から明らかなように、白金−レニウム二元系合金の場合
では、白金の含有量を２〜９５重量％の間で変化させた
がレニウムと合金を作ることにより白金単独の膜に比較
して耐熱性が向上した。

また、ビッカース硬度も白金単独のスパッタ膜では約３
５０曇だったものが、前記組成範囲の白金−レニウム二
元系合金スパッタ膜では６００〜８００と向上したため
プレス面がすシ傷などの損傷を受けに〈〈なり、像形成
品質の良好な高精度の光学ガラス素子をプレス成形可能
となった。

一方レニウム単独の膜の場合、耐酸化性およびガラス素
子との反応性に関して前記組成範囲の合金膜に比較して
劣り、プレス回数が多くなると像形成品質の良好な光学
ガラス素子をプレス成形できなくなった。次に白金−レ
ニウム二元系合金組成にイリジウム、オスミウム、ロジ
ウム、パラジウムおよびルテニウムから成る群より選ば
れた少なくとも一種類の金属元素を加えた白金−レニウ
ム系合金膜の場合では、レニウムの含有量が５重量％以
下であっても白金の含有量が９５重量％以下ならば前記
の金属元素から成る群より選ばれた少なくとも一種類の
金属元素を加えることによシ合金膜の耐熱性および硬度
が増加し、ガラスとの反応性もないため像形成品質の良
好な高精度の光学ガラス素子をプレス成形できた。次に
白金−レニウム二元系合金組成にチタニア、トリア又は
ジルコニアのうちの一種類の酸化物を加えた合金膜の場
合では、レニウムの含有量が５重量％以下でも白金の含
有量が９５重量％以下であれば一種類の前記酸化物、１
〜１５重量％を白金−レニウム二元系合金組成に加えた
合金にすることにより硬度が高く、ガラス素子との反応
性のない合金膜が作製でき高精度の光学ガラス素子のプ
レス形成が可能になった。しかし、酸化物の含有量が１
７重景％になるとガラス素子と型とが〈１つくようにな
り、像形成品質の良好な光学ガラス素子のプレス成形が
できなくなった。以上、プレス成形用型の母材としてタ
ングステンカーバイドを用いた場合について説明したが
、サーメット又はジルコニアを母材として用いた場合で
もタングステンカーバイドを母材とした時と同一の結果
が得られた。つまシ、白金−レニウム二元系合金膜の場
合は、白金の含有量が２〜９５重量％の範囲で像形成品
質の良好な光学ガラス素子をプレス成形できた。また白
金−レニウム二元系合金組成にイリジウム。

オスミウム、ロジウム、パラジウムおよびルテニウムか
ら成る群より選ばれた少なくとも一種類の金属元素を加
えた合金膜の場合では、レニウムの含有量が５重量％以
下であっても白金の含有量が９６重量％以下であれば、
前記金属元素群より選ばれた少なくとも一種類の元素を
含有した白金−レニウム系合金膜にすることにより像形
成品質の良好な高精度の光学ガラス素子をプレス成形す
ることができた。次に白金−レニウム二元系合金組成に
チタニア、トリア、又はジルコニアのうちの一種類の酸
化物を２〜１５重量％加えた合金膜でも白金の含有量が
９５重量％以下であれば、＠形成品質の良好な光学ガラ
ス素子のプレス成形が可能であった。

以上述べたように、光学ガラス素子のプレス成形用型の
母材としては、タングステンカーバイド。

サーメットおよびジルコニアだけに限定されるものでは
なく加工精度に優れ、耐熱性が有り、白金−レニウム系
合金膜との接着性の良い全ての材料に適合するものであ
る。

なお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、プリズム等の光学カラス素子
形状にも適合するものであることは言う壕でもない。

発明の効果 以上述べてきたように１本発明は加工精度に優れ、１＃
熱性があシ５白金−レニウム系合金膜との接着性も良い
材料１例えはタングステンカーバイド、サーメット、あ
るいはジルコニアをプレス成形用型の母材として選び、
これら母材上に硬度が高く、光学ガラスとの反応性の無
い白金−レニウム系合金膜を形成することによシ像形成
品質の良好な高精度の光学ガラス素子の直接プレス成形
用型を提供したものであｐ、高精度な光学ガラス素子を
安価に母屋するだめのきわめて有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の光学ガラス素子の直接プレス成形用型を組
み込んだプレスマシンの概略図である。 １・・・・・−Ｅ型、２・・・・・・下型、３・・・・
・・上型用加熱ヒータ、４・・・・・・下型用加熱ヒー
タ、５・・・・・・上型用ピヌトンシリンダＳ６・・・
・・・下型用ピストンシリンダ。 ７・・・・・・供給ガラス塊状物、８・・・・・・ガラ
ス供給用治具、９・・・・・・プレス成形した光学ガラ
ス素子取り出し口、１０・・・・・・供給ガラス塊状物
の予備加熱炉。 １１・・・・・・おおい〇

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐熱性があり、白金（Ｐｔ）−レニウム（Ｒｅ）
   系合金膜との接着性が良く、加工精度に優れた材料を母
   材とし、前記母材上に白金−レニウム系合金膜を形成し
   て構成される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）タングステンカーバイド（ＷＣ）、サーメット、
   又はジルコニア（ＺｒＯ＿２）を母材とし、これら母材
   上に白金−レニウム系合金膜を形成して構成されること
   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）白金−レニウム系合金膜が白金−レニウム２元系
   合金であること、あるいはイリジウム（Ｉｒ）、オスミ
   ウム（Ｏｓ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｂ）
   およびルテニウム（Ｒｕ）から成る群より選ばれた少な
   くとも一種類の金属元素と白金−レニウム合金とから成
   る合金膜であること、あるいはチタニア（ＴｉＯ＿２）
   、トリア（ＴｈＯ＿２）又はジルコニア（ＺｒＯ＿２）
   のうちの一種類の酸化物と白金−レニウム合金とから成
   る合金膜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）白金−レニウム系合金膜が白金を２〜９５重量％
   含有し、残部がレニウム９８〜５重量％である組成の２
   元系合金であること、あるいは白金の含有量が１〜９５
   重量％で、残部がレニウムと、イリジウム、オスミウム
   、ロジウム、パラジウムおよびルテニウムから成る群よ
   り選ばれた少なくとも一種類の金属元素とからなる合金
   であること、あるいは白金の含有量が１〜９５重量％で
   、残部がレニウムとチタニア、トリア又はジルコニアの
   うちの一種類の酸化物（１〜１５重量％）とから成る合
   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
   。