JPS63103836A - 光学ガラス素子の成形用型 - 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、磨き工程等を必要としない光学ガラス素子の
成形用型に関するものである。

従来の技術 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摩法では加工性お
よび量産性に劣り、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
品質および面積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形して、プレス成形後
それ以上の研摩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
にすり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
イ素などのコーティ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。

（たとえば、特開昭５２−４５６１３号公報）。

また一方ガラスとの反応性が少ない型として、母材上に
貴金属をコーティングした型も検討されている。

（たとえば、特開昭６０−２４６２３０号公報）発明が
解決しようとする問題点 しかしながら、Ｓ　ｒ　Ｃ１Ｓ　ｉ　３　Ｎ４等の材料
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形用の型に高精度に加工する
ことが非常に困難であり、しかも従来これらの型材に用
いられているの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Ａｌ２Ｏ３，３２０８等のガラスと比較
的反応しやすい物質が使用されており高精度でレンズを
成形できない欠点があった。一方、カーボンの成形物の
上に炭化ケイ素や窒化ケイ素などをコーティングして作
成した型も、母材との接合強度やガラスとの反応性とい
った点に問題があった。また一方母村上に貴金属をコー
ティングした型は、ガラスとの反応性が少ないが、ガラ
スと型とのぬれ性が大きすぎて、ガラスの型離れが、悪
い欠点を有していた。また貴金属であるため、耐熱性が
やや不足し、しかも型にキズが付きやすいという問題点
があった。

本発明の目的は、上記問題点に鑑みガラスレンズの直接
プレス成形用型に要求される。高精度の型加工が容易に
行なえ、かつガラスとの反応がなく、型とガラスの離形
性が良く、しかも型表面にキズが付きに＜＜、耐熱性の
あ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。

問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために、光学ガラス素
子の直接プレス成形用の型は、超硬合金（Ｗｅ−Ｃｏ）
を母材にし、これを成形すべきレンズ形状の押し形に加
工し、さらにその上に均一な厚みで、イリジウム、レニ
ウム、炭素からなる化合物の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
成形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。

また一方母村上にコーティングする、 Ｉｒ−Ｒｅ−Ｃ系の化合物は、高い耐酸化性、耐熱性、
耐アルカリ性を有し、しかもガラスとのぬれ性が少ない
ため型とガラスとの雛形性が良好であり、その上膜の硬
度が高く、キズが付きにくいという多くの特長を持つも
のである。

このように、Ｉ　ｒ−Ｒｅ−Ｃ系化合物が、金属型、炭
化物型２等より優れているのは、これが侵入型化合物（
金属の格子間に炭素が入る化合物）であるため、高耐熱
、高硬度であり、しかもガラスとのぬれ性が低いという
結果をもたらすものと考えられる。

作用 本発明は、上記した構成により、従来同じ目的の型とし
て用いられていた、ＳｊＣやＳｉ３Ｎ□の焼結体を用い
た型の欠点であった高精度の加工性の困難さを克服し、
かつガラスとの反応性がな（、離形性に優れしかも型に
キズが付きにくく、耐熱性を有するという利点が生じる
。これにより、長寿命、高信頼性の直接プレス成形法に
よる光学ガラス素子の作成が可能となる。

実施例 本発明の一実施例の光学ガラス素子の成形用型について
、第１図および第２図に基づいて説明する。

直径３ＯＮ、長さ５０１ｍの円柱状の超硬合金の棒を各
２本づつ準備し、第１図に示すように放電加工によって
周囲に切り込み１１”がある曲率半径４６ｍｍの凹面形
状のプレス面１１゛　を有する上型１１と、曲率半径が
２００１の凹面形状のプレス面１２を有する下型１２か
ら成る一対のプレス成形用型の形状に加工した。

これらの各一対のブロックのプレス成形面を超微細なダ
イヤモンド砥粒を用いて、鏡面研摩した結果２時間まで
で表面の最大粗さくＲｍａｘ）が０．０２μｍの精度に
鏡面加工を行なえた。

次に、この鏡面上にユバフタ法により２μｍの厚みでイ
リジウム（Ｉｒ）７０重量％、レニウム（Ｒｅ）１０重
量％、炭素２０重量％からなる膜を形成して、ガラスプ
レス用の型を作成した。

次にこの型ヲ第２図に示すプレスマシンにセットしてＳ
　ｉＯ２が６８重量％、Ｂ２Ｏ３が１１重量％、Ｎａ２
Ｏが１０重量％、に２０が８重量％および残りが微量成
分からなるホウケイ酸アルカリ系光学ガラス（半径２０
龍の球形状の塊状物）をプレスして両凸のレンズ形状に
成形した。この際プレス成形は、上型１１にはヒータ１
３を、下型１２には、ヒータ１４を巻き、原料ガラス塊
状物１７は、原料ガラス供給治具１８で保持し、ガラス
予備加熱トンネル炉２０を用いて、型温度をＮ４囲気中
で、８００℃にしてプレス圧力４０ｋｇ／ω２でプレス
成形を行ない、そのまま４００℃まで型とともに冷却し
て成形物を成形物取り出し口１９から取り出す。なお１
５は上型用ピストンシリンダ、１６は、下型用ピストン
シリンダである。上記のホウケイ酸アルカリガラスに対
するプレス結果を表１試料隘１に示した。表中、型の特
性の覧において、型の表面粗さくＲｍａｘ）とビッカー
ス硬度（ＨＶ）の測定結果は、プレス前のものである。

またプレス後の状態の覧は、２０００回プレス後の型表
面の表面粗さくＲｍａｘ）と表面状態の観察結果である
。また膜組成の覧において、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｃの量をそれ
ぞれ変化させた結果を表１試料１ＩｋＬ２〜隘９に示し
た。（ただし試料隘７〜９は、本願発明外の比較例であ
る。）また上記実施例と同様の方法でＩｒ−Ｒｅ−Ｃ系
膜の代わりに炭化ケイ素膜、窒化ケイ素膜、白金−イリ
ジウム膜を超硬合金の上に作成した型および炭化ケイ素
焼結体をそのまま型加工した型を用いてホウケイ酸アル
カリガラスのプレス成形を行なった。

この結果を表１試料Ｎｌｌ０−Ｔｈ１３に比較例として
示した。

（以下余白） 表１かられかるように本実施例試料のプレス型は、従来
から使われていた炭化ケイ素、窒化ケイ素あるいは、白
金−イリジウム合金よりも著しく光学ガラスのプレス成
形性に優れたものを得ることができる。

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の
直接プレス成形法および型は、超硬合金母材とし、これ
を成形すべき光学ガラス形状の押し型に加工して、その
上に均一な厚みで、イリジウム、レニウム、炭素系のコ
ーティング膜を形成した一対の型を用い、不活性ガス雰
囲気あるいは真空下において成形すべきガラスの軟化点
以上の温度に加圧成形したことを特徴としているので、
従来用いられていた炭化ケイ素や窒化ケイ素をコーティ
ングする型、あるいは、白金合金膜をコーティングする
型と比較して、ガラスを成形した場合、型とガラスの反
応性が少ないばかりか、型表面の硬度が高いためにキズ
が付きに＜＜シかも、耐熱性が大きいため表面荒れをお
こしに（いという利点があり、高精度な型形状を長期間
維持できる利点がある。なお特許請求の範囲において、
イリジウムを１０〜７０重量％に限定したのは、イリジ
ウム量が１０重重量より少ないとプレス後に型の表面荒
れ（白濁）をおこすためであり、イリジウム量が７０重
量％よりも多い場合型表面の荒れとキズが付きやすい欠
点を有しているためである。またレニウムの量を１０〜
７０重景％に重量したのは、レニウム量が１０重量％よ
り少なくても、７０重量％より多くても型の表面荒れを
おこしやすいためである。炭素の量を２０〜５０重量％
に限定したのは、２０重量％以下では、型の表面荒れを
おこしやすく、５０重量％以上では、スパッタ膜がポー
ラスになるためである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における光学ガラス素子のプ
レス成形用型の斜視図、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、１７・・
・・・・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。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名ｆｌ−−−
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Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タングステンカーバイド（Ｗｃ）を主成分とする超硬合
   金を母材とし、これを成形すべき光学ガラス素子型形状
   の押し型に加工し、さらにその上に均一な厚みでイリジ
   ウム（Ｉｒ）１０〜７０重量％、レニウム（Ｒｅ）１０
   〜７０重量％、炭素２０〜５０重量％で構成された化合
   物を主成分とするコーティング膜を形成したことを特徴
   とする光学ガラス素子の成形用型。