JPS6228091B2 - - Google Patents

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JPS6228091B2
JPS6228091B2 JP59099059A JP9905984A JPS6228091B2 JP S6228091 B2 JPS6228091 B2 JP S6228091B2 JP 59099059 A JP59099059 A JP 59099059A JP 9905984 A JP9905984 A JP 9905984A JP S6228091 B2 JPS6228091 B2 JP S6228091B2
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JP
Japan
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mold
press
optical glass
glass
molding
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JP59099059A
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JPS60246230A (ja
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Hideto Monji
Masaki Aoki
Hideo Torii
Hideyuki Okinaka
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to US06/734,651 priority patent/US4629487A/en
Priority to DE8585303477T priority patent/DE3564798D1/de
Priority to EP85303477A priority patent/EP0164930B1/en
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  • Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)
  • Presses And Accessory Devices Thereof (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

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
ンズの製造にあたつては、従来の光学レンズの製
造方法である光学研磨法では、加工性及び量産化
が困難であり、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
所望の面品質及び面積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つて、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。したがつて、型材料
としては、高温度のもとで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つている必要が
ある。 この目的のためには、炭化ケイ素(SiC)、窒
化ケイ素(Si3N4)などからなる型、高密度カーボ
ンの上にSiCなどのコーテイング膜を形成した型
あるいは酸化ジルコニウムの上に白金等の貴金属
をコーテイングした型などが適しているとされて
おり、様々な検討がなされている。 しかしながら、SiC、Si3N4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、焼結助材として
Al2O3、B2O3等の鉛ガラスやアルカリガラスと比
較的反応しやすい物質が使用されており、成形を
くり返すと型とガラスとの反応が進むため高精度
でレンズを成形できない欠点があつた。また高密
度カーボンの上に炭化ケイ素をコーテイングして
作製した型も、コーテイング膜がベータ炭化ケイ
素(β―SiC)であるため、鉛やアルカリ元素を
多量に含有するガラスとは反応を起こし易く、し
たがつて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。また酸化ジルコニウ
ムの上に貴金属をコーテイングした型は長時間に
わたる熱サイクルによつてコーテイング膜がはが
れるという欠点を有していることがわかつた。 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
によつ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、
タングステンカーバイド(WC)を生成分とした
超硬合金を母材とし、これを成形すべきレンズ形
状に加工し、その上にイリジウム(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)からなる貴
金属合金属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タングステンカーバイ
ドを主成分とする超硬合金は、一般的な研削加工
を行なう場合においても、従来ガラスレンズプレ
ス成形型として用いられていたSiCやSi3N4より容
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(Rmax.)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。 その上、母材として用いる超硬合金とイリジウ
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)からなる貴金属層とは熱膨張係数が比較的
一致しているため、ガラスをプレス成形する際の
熱衝撃にも耐えうる強固な接着力が得られる。 したがつて本発明の型を用いることによつて、
従来より同様の目的で用いられていたSiCやSi3N4
の型においてその欠点となつていた高精度は型加
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く、
また母材としての超硬合金とその上に形成された
貴金属層が強固に付着しているため、ガラスをく
り返し成形する際に発生する熱衝撃にも耐えうる
という利点が生じる。 なお、超硬合金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%、残り
がイリジウム(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
元素と規定したのは、各各組成量(重量%)によ
つて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(重量%)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、超硬合
金上に被覆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。また規規定
した組成量(重量%)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
すくなるからである。 実施例の説明 以下、本発明の実施例について説明する。 直径30mm、長さ50mmの円柱状のWC―10TiC―
10TaC―8Coの組成の超硬合金の棒を2本準備
し、放電加工によつて第1図に示すような周囲に
切り込み部11″がある曲率半径46mmの凹面形状
の上型11と、曲率半径が200mmの凹面形状の下
型12からなる一対のプレス成形用の型形状に加
工した。 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つた。次にこの鏡面上に
スパツタ法により2μmの厚みで白金―ロジウム
(Pt―Rh)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―Os)合金層など
の五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)合金層などの六元系合金
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ー1
5および16にセツトし、窒素雰囲気中でPbOが
70%、SiO2が27%、および残りが微量成分から
なる酸化鉛系光学ガラスが半径20mmの球形状に加
工し塊状物17をプレスし、両面が凸のレンズ形
状に成形した。ガラスプレス成形時の型温度は
500℃、プレス圧力は40Kg/cm2で2分間保持した
後、そのまま300℃まで型とともに冷却して成形
ガラスを成形ガラス取り出し口19より取り出
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500回くり返した後、使用し
た型を取りはずし500回プレス後の型の表面状態
を観察した。 以上のようなプレス実験を表1に示したような
それぞれ合金組成の異なつた一対の型についてく
り返し行ない、プレス後の成形ガラスと型のそれ
ぞれを評価し、その結果を表1に示した。 比較のために、従来より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
ーテイングした型、および酸化ジルコニウムの上
に貴金属をコーテイングした型を作製し、第2図
のプレスマシンに本発明の型の代わりにセツト
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、および
酸化ジルコニウムの型の作製は、上述した超硬合
金の型加工と同様で研削加工し、ダイヤモンド砥
粒を用いて表面を鏡面研磨した。この鏡面研磨工
程のみにおいても、型表面の最大面粗さを0.02μ
mまで仕上げるのに要する時間は超硬合金を鏡面
研磨する場合と比較して2〜50倍を必要であつ
た。 炭化ケイ素の型および高密度カーボンの上に炭
化ケイ素をコーテイングした型を用いて上述した
と同じ条件で酸化鉛系光学ガラス素子をプレス成
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つた。また酸
化ジルコニウムの上に貴金属をコーテイングした
型を用いて同様のプレス成形した結果、プレス回
数が約300回の時点でコーテイング膜がはがれ
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500回
プレス成形した後においても、酸化鉛系光学ガラ
スと反応しない、超硬合金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
生じないといつ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
ることがわかつた。 第1表において、試料No.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超硬合金組成はWC―10TiC
―10TaC―8Coであつたが、母材としての超硬合
金組成は上記組成に限定されるものではなく、
WCを主成分とし、その他の添加物として例え
ば、TiC、TaC、NbC、Mo2C、Cr3C2、VC、
Co、Ni等を含有した超硬合金を用いることがで
きる。また、本発明を説明するために凹面形状の
光学ガラス素子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。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】 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、超硬合金を母材
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、高密度カーボン
の上に炭化ケイ素をコーテイングした型、あるい
は酸化ジルコニウムの上に貴金属をコーテイング
した型よりも、ガラスを成形した場合の反応性が
少ないばかりか、一般的な研削工程および鏡面加
工が容易で高精度の型形状にできるといつた利点
がある。 したがつ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つて、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りも容
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、第2図は同実施例で用いた
プレスマシンである。 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、1
7……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)

  1. 【特許請求の範囲】 1 超硬合金を母材とし、この母材上に貴金属層
    を被覆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 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)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 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(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 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(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。
JP59099059A 1984-05-17 1984-05-17 光学ガラス素子のプレス成形用型 Granted JPS60246230A (ja)

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