JPH02233528A - ガラス製光学部品の成形型 - Google Patents
ガラス製光学部品の成形型Info
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- JPH02233528A JPH02233528A JP5190789A JP5190789A JPH02233528A JP H02233528 A JPH02233528 A JP H02233528A JP 5190789 A JP5190789 A JP 5190789A JP 5190789 A JP5190789 A JP 5190789A JP H02233528 A JPH02233528 A JP H02233528A
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- glass
- cemented carbide
- glass optical
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
- C03B11/084—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
- C03B11/086—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor of coated dies
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/02—Press-mould materials
- C03B2215/08—Coated press-mould dies
- C03B2215/10—Die base materials
- C03B2215/12—Ceramics or cermets, e.g. cemented WC, Al2O3 or TiC
-
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- C03B2215/08—Coated press-mould dies
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- C03B2215/02—Press-mould materials
- C03B2215/08—Coated press-mould dies
- C03B2215/30—Intermediate layers, e.g. graded zone of base/top material
- C03B2215/34—Intermediate layers, e.g. graded zone of base/top material of ceramic or cermet material, e.g. diamond-like carbon
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、光学ガラスレンズ等のガラス製光学部品を、
直接、熱間プレス成形ずる成形型に関する． ［従来の技術コ 近年、光学ガラスレンズとして、非球面レンズに対する
要求が強まっている．これは、非球面形状の採用により
、光学系が簡略化でき、小形軽量化と原価低減が可能と
なるためである。しかし、この非球面レンズは、従来の
研削・研磨技術で加工することは非常に難しく、これが
量産化を阻むネックとなっていた。
直接、熱間プレス成形ずる成形型に関する． ［従来の技術コ 近年、光学ガラスレンズとして、非球面レンズに対する
要求が強まっている．これは、非球面形状の採用により
、光学系が簡略化でき、小形軽量化と原価低減が可能と
なるためである。しかし、この非球面レンズは、従来の
研削・研磨技術で加工することは非常に難しく、これが
量産化を阻むネックとなっていた。
そこで、最近は，機械的研磨工程を経ないで，直接、熱
間プレス成形によって非球面ガラスレンズを製造する方
法も試みられている。
間プレス成形によって非球面ガラスレンズを製造する方
法も試みられている。
熱間プレス成形により、非球面ガラスレンズを製造する
方法は、所定の非球面形状に仕上げた成形型内にガラス
素材を挿入し、次に、成形型内の素材温度を成形温度に
まで加熱したのち、加圧してプレス成形するものである
。
方法は、所定の非球面形状に仕上げた成形型内にガラス
素材を挿入し、次に、成形型内の素材温度を成形温度に
まで加熱したのち、加圧してプレス成形するものである
。
従って、成形型の材料は、高温での強度が大きく、形状
精度、面粗さが出しやすく，高温でガラスと反応しない
などの特性が必要である．このような光学ガラスレンズ
の成形型には、例えば、特開昭５９−１２３６３１号公
報に開示されているように、炭化タングステン（ＷＣ）
とコバルト（ＣＯ）とを含んだ超硬合金を用いることが
提案されている。
精度、面粗さが出しやすく，高温でガラスと反応しない
などの特性が必要である．このような光学ガラスレンズ
の成形型には、例えば、特開昭５９−１２３６３１号公
報に開示されているように、炭化タングステン（ＷＣ）
とコバルト（ＣＯ）とを含んだ超硬合金を用いることが
提案されている。
超硬合金は、一般には、ＷＣの細粒粉末に対し、Ｃｏ粉
末をバインダとして用いてプレス成形し、焼結したもの
であるが、超硬合金は加熱していくと、約４００℃以上
でＣＯの粒子が酸化し始め、バインダとしての効果を失
い，成形型の表面から脱落していく．また、この脱落が
進行すると，次に、ＷＣも成形型の表面から脱落し始め
、成形型の表面が劣化してその粗度が悪くなり、寿命が
短くなる．特に、プレス成形によって得られる光学ガラ
スレンズの表面粗さは、０．０２μｍ以下という非常に
優れた鏡面状態を必要とするため、成形型の表面のねず
かな酸化も問題となる．また、ＣＯを高温に加熱してい
くと、ガラスと反応しやすくなり、成形型の表面にガラ
スが融着するという現象も生じてくる． ［発明が解決しようとする課題］ 超硬合金に含まれるＣＯは約４００℃の温度で酸化を始
める。一方、Ｓ ｉ Ｏ，， Ｂ，Ｏ，， Ｂ ａ Ｏ
などを多く含む光学ガラスは、ガラスの軟化温度が６５
０”Ｃ〜７５０”Ｃと高温である．従って、超硬合金そ
のものを成形型として直接用い、光学ガラスをプレス成
形すると成形型とガラスとの反応や、ＣＯの酸化が激し
く、超硬合金の成形型でも、成形型の劣化を防ぐことは
難しかった● このように、超硬合金を高温下でガラスレンズのプレス
成形型として用いることには問題が多い。
末をバインダとして用いてプレス成形し、焼結したもの
であるが、超硬合金は加熱していくと、約４００℃以上
でＣＯの粒子が酸化し始め、バインダとしての効果を失
い，成形型の表面から脱落していく．また、この脱落が
進行すると，次に、ＷＣも成形型の表面から脱落し始め
、成形型の表面が劣化してその粗度が悪くなり、寿命が
短くなる．特に、プレス成形によって得られる光学ガラ
スレンズの表面粗さは、０．０２μｍ以下という非常に
優れた鏡面状態を必要とするため、成形型の表面のねず
かな酸化も問題となる．また、ＣＯを高温に加熱してい
くと、ガラスと反応しやすくなり、成形型の表面にガラ
スが融着するという現象も生じてくる． ［発明が解決しようとする課題］ 超硬合金に含まれるＣＯは約４００℃の温度で酸化を始
める。一方、Ｓ ｉ Ｏ，， Ｂ，Ｏ，， Ｂ ａ Ｏ
などを多く含む光学ガラスは、ガラスの軟化温度が６５
０”Ｃ〜７５０”Ｃと高温である．従って、超硬合金そ
のものを成形型として直接用い、光学ガラスをプレス成
形すると成形型とガラスとの反応や、ＣＯの酸化が激し
く、超硬合金の成形型でも、成形型の劣化を防ぐことは
難しかった● このように、超硬合金を高温下でガラスレンズのプレス
成形型として用いることには問題が多い。
本発明の目的は、高温でガラス製光学部品をプレス成形
しても、成形型の表面が酸化による劣化を起こすことな
く、また、ガラスと成形型との反応をなくして、成形型
の表面に対するガラスの融着現象を生じることが無く、
長寿命化を図ることができるガラス製光学部品の成形型
を提供することにある． ［課題を解決するための手段］ 前記目的は、熱間プレス成形によりガラス製光学部品を
製造する成形型において、炭化タングステンを主成分と
する超硬合金よりなる母材の表面に、炭化チタンまたは
窒化チタンの中間層を形成し、前記中間層の上に、窒化
ほう素の表面層を形成してなることを特徴とするガラス
の成形型を用いることにより達成される。
しても、成形型の表面が酸化による劣化を起こすことな
く、また、ガラスと成形型との反応をなくして、成形型
の表面に対するガラスの融着現象を生じることが無く、
長寿命化を図ることができるガラス製光学部品の成形型
を提供することにある． ［課題を解決するための手段］ 前記目的は、熱間プレス成形によりガラス製光学部品を
製造する成形型において、炭化タングステンを主成分と
する超硬合金よりなる母材の表面に、炭化チタンまたは
窒化チタンの中間層を形成し、前記中間層の上に、窒化
ほう素の表面層を形成してなることを特徴とするガラス
の成形型を用いることにより達成される。
［作用コ
本発明は、超硬合金の加工仕上面が、そのまま、ガラス
素材に接触しないように、成形型の表面に炭化チタニウ
ム（ＴｉＣ）や窒化チタニウム（ＴｉＮ）の中間層を介
して、窒化ほう素（ＢＮ）、あるいは、窒化アルミニウ
ム（ＡｆｌＮ）をコーティングしたものであるが、実験
によれば、高温下のガラスレンズのプレス成形に際し、
成形型の表面とガラスの間では反応がほとんどみられず
、超硬合金からのコーティング膜の剥離も生じなかった
。これによって、高温での耐酸化性に優れた光学部品プ
レス用の成形型が可能となった。
素材に接触しないように、成形型の表面に炭化チタニウ
ム（ＴｉＣ）や窒化チタニウム（ＴｉＮ）の中間層を介
して、窒化ほう素（ＢＮ）、あるいは、窒化アルミニウ
ム（ＡｆｌＮ）をコーティングしたものであるが、実験
によれば、高温下のガラスレンズのプレス成形に際し、
成形型の表面とガラスの間では反応がほとんどみられず
、超硬合金からのコーティング膜の剥離も生じなかった
。これによって、高温での耐酸化性に優れた光学部品プ
レス用の成形型が可能となった。
［実施例］
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する．
く実施例１〉
第１図は、本発明による成形型を示す．この成形型の加
工は、次の工程で行なった．すなわち，直径３０ａｅで
高さ４０ｎｎの円柱の超硬合金の母材１のプレス使用面
を曲率半径５ｏＩｆｆｉｌで±１μｍの形状精度で凹曲
面に研削加工した．その後、ダイヤモンド砥粒で形状精
度を維持したまま研磨し、面粗さＲ，，．０．１μｍに
仕上げた．この加工面にＣＶＤ法により、中間層として
約２μｍの厚さでＴｉＣの膜２を均一にコーティングし
、さらに、その上にＣＶＤ法により約６μｍの厚さでＢ
Ｎの膜３を均一にコーティングし、そのプレス使用面を
ダイヤモンド砥粒を用いて、表面粗さ０．０１μｍ以下
に研磨して成形型を製作した． 次に、４０ｗｔ．％ＢａＯ−３９ｗｔ．％Ｓｉ○２−１
５ｗｔ．％Ｂ，０３を主成分とする光学ガラスの直径２
５×曲率半径３０×厚さ７Ｉの両凸形状の素材を、上述
のようにして、製作された成形型の凹曲面間に載置し、
窒素雰囲気中で約７３ｏ℃に加熱した後、約５０ｋｇｆ
／Ｊの荷重を約１０秒間負荷してプレス成形を行なった
。この時の成形品の形状精度、面粗さは成形型のそれら
とほぼ同一で、ガラスと成形型との間で反応は起ってい
ない． 第２図に，このようなガラス製光学部品の成形型を用い
て繰返しプレス成形した時、本発明の成形型の表面粗さ
の変化工を超硬合金のみからなる成形型Ｃと比較して示
した． 図から明らかなように、本実施例では、経時劣化がほと
んど無く、長寿命化を図ることができる．く実施例２〉 ６９ｗｔ．％Ｓ ｚ Ｏ ｘ−１ ０ ｗ ｔ ．％Ｂ
，Ｏ，−９ｗｔ．％Ｎａ，Ｏ−８ｗｔ．％Ｋ，Ｏを主成
分とする光学ガラスの直径２５×曲率半径３０Ｘ厚さ７
■の爾凸形状の素材を実施例１と同様のＢＮコーティン
グ型の凹面間に載置し、窒素雰囲気中で約６５０℃に加
熱後、５０ｋｇｆ／ｃｄの荷重を負荷し、プレス成形し
た． この場合も，実施例１と同様、成形品の形状精度、面粗
さは成形型のそれらとほぼ同一で、ガラスと成形型の間
で反応はみら九ない。第３図に、繰返しプレス成形した
時、本発明の成形型の表面粗さの変化工を、超硬合金か
らなる成形型Ｃと比較して示した。
工は、次の工程で行なった．すなわち，直径３０ａｅで
高さ４０ｎｎの円柱の超硬合金の母材１のプレス使用面
を曲率半径５ｏＩｆｆｉｌで±１μｍの形状精度で凹曲
面に研削加工した．その後、ダイヤモンド砥粒で形状精
度を維持したまま研磨し、面粗さＲ，，．０．１μｍに
仕上げた．この加工面にＣＶＤ法により、中間層として
約２μｍの厚さでＴｉＣの膜２を均一にコーティングし
、さらに、その上にＣＶＤ法により約６μｍの厚さでＢ
Ｎの膜３を均一にコーティングし、そのプレス使用面を
ダイヤモンド砥粒を用いて、表面粗さ０．０１μｍ以下
に研磨して成形型を製作した． 次に、４０ｗｔ．％ＢａＯ−３９ｗｔ．％Ｓｉ○２−１
５ｗｔ．％Ｂ，０３を主成分とする光学ガラスの直径２
５×曲率半径３０×厚さ７Ｉの両凸形状の素材を、上述
のようにして、製作された成形型の凹曲面間に載置し、
窒素雰囲気中で約７３ｏ℃に加熱した後、約５０ｋｇｆ
／Ｊの荷重を約１０秒間負荷してプレス成形を行なった
。この時の成形品の形状精度、面粗さは成形型のそれら
とほぼ同一で、ガラスと成形型との間で反応は起ってい
ない． 第２図に，このようなガラス製光学部品の成形型を用い
て繰返しプレス成形した時、本発明の成形型の表面粗さ
の変化工を超硬合金のみからなる成形型Ｃと比較して示
した． 図から明らかなように、本実施例では、経時劣化がほと
んど無く、長寿命化を図ることができる．く実施例２〉 ６９ｗｔ．％Ｓ ｚ Ｏ ｘ−１ ０ ｗ ｔ ．％Ｂ
，Ｏ，−９ｗｔ．％Ｎａ，Ｏ−８ｗｔ．％Ｋ，Ｏを主成
分とする光学ガラスの直径２５×曲率半径３０Ｘ厚さ７
■の爾凸形状の素材を実施例１と同様のＢＮコーティン
グ型の凹面間に載置し、窒素雰囲気中で約６５０℃に加
熱後、５０ｋｇｆ／ｃｄの荷重を負荷し、プレス成形し
た． この場合も，実施例１と同様、成形品の形状精度、面粗
さは成形型のそれらとほぼ同一で、ガラスと成形型の間
で反応はみら九ない。第３図に、繰返しプレス成形した
時、本発明の成形型の表面粗さの変化工を、超硬合金か
らなる成形型Ｃと比較して示した。
図から明らかなように、従来の超硬合金の成形型に較べ
て、本発明の成形型は大幅に改善されている． このように、本発明のＢＮコーティングされた成形型は
、超硬合金に安定して被覆され、かつ、界面の接合強度
が大きく、ＢＮにも反応しゃすいＴｉＣ膜を中間層とし
たことにより、高温での膜の剥離が起らず、ガラスとの
融着もなく、表面の劣化もほとんどないため、ガラスの
熱間成形に有効である． なお、本実施例では、中間層にＴｉＣを用いたが．これ
以外のセラミックＴｉＮについても同様に有効である。
て、本発明の成形型は大幅に改善されている． このように、本発明のＢＮコーティングされた成形型は
、超硬合金に安定して被覆され、かつ、界面の接合強度
が大きく、ＢＮにも反応しゃすいＴｉＣ膜を中間層とし
たことにより、高温での膜の剥離が起らず、ガラスとの
融着もなく、表面の劣化もほとんどないため、ガラスの
熱間成形に有効である． なお、本実施例では、中間層にＴｉＣを用いたが．これ
以外のセラミックＴｉＮについても同様に有効である。
また、表面層にＡＱＮを被覆する場合にも、中間暦にＴ
ｉＣ膜、あるいは、ＴｉＮ膜を設けることにより、実施
例と同様に、高温での膜の剥離も起らず、ガラスとの融
着、表面劣化もなく，ガラスの成形型として有効である
。
ｉＣ膜、あるいは、ＴｉＮ膜を設けることにより、実施
例と同様に、高温での膜の剥離も起らず、ガラスとの融
着、表面劣化もなく，ガラスの成形型として有効である
。
この理由は、ＴｉＣ，ＴｉＮ系のセラミックは他系のセ
ラミックに比べて、金属にぬれやすく（反応しやすく）
，また，同系のセラミックと容易に反応し、超硬合金の
表面に、直接、ＢＮ．あるいは．ＡＱＮの膜を施したも
のより、接合強度が向上するからであ・る。
ラミックに比べて、金属にぬれやすく（反応しやすく）
，また，同系のセラミックと容易に反応し、超硬合金の
表面に、直接、ＢＮ．あるいは．ＡＱＮの膜を施したも
のより、接合強度が向上するからであ・る。
なお、本実施例では、母材にＷＣとＣｏからなる超硬合
金を用いたが、母材には、例えば、ＷＣ，ＣＯ、ＴｉＣ
およびＴａＣ等からなる超硬合金でも良い． また，本実施例では、ＣＶＤ法によりコーティングした
が、本発明は、これに限らず、ＰＶＤ法、イオンミキシ
ング法などを用いてコーティングしてもよい． さらに、コーティング厚さは，本実施例では，再研磨を
考慮して，中間層１μｍ、表面層４μｍとしたが、これ
も、中間層０．２μｍ程度、表面層も０．２μｍ程度あ
ればよい。
金を用いたが、母材には、例えば、ＷＣ，ＣＯ、ＴｉＣ
およびＴａＣ等からなる超硬合金でも良い． また，本実施例では、ＣＶＤ法によりコーティングした
が、本発明は、これに限らず、ＰＶＤ法、イオンミキシ
ング法などを用いてコーティングしてもよい． さらに、コーティング厚さは，本実施例では，再研磨を
考慮して，中間層１μｍ、表面層４μｍとしたが、これ
も、中間層０．２μｍ程度、表面層も０．２μｍ程度あ
ればよい。
［発明の効果］
本発明によれば、成形型の表面が酸化による劣化を起さ
ず、ガラスとの反応による成形型の表面へのガラスの融
着現象も生じないので、成形型の長寿命化が図れ、ガラ
ス製光学部品のプレス成形の量産化が可能となる。
ず、ガラスとの反応による成形型の表面へのガラスの融
着現象も生じないので、成形型の長寿命化が図れ、ガラ
ス製光学部品のプレス成形の量産化が可能となる。
第１図は本発明の一実施例の成形型の縦断面図、第２図
は本発明の成形型を用いて実施例１のガラスを成形した
時の表面粗さの変化の説明図、第３図は本発明の成形型
を用いて実施例２のガラスを成形した時の表面粗さの変
化の説明図である． １；超硬合金母材，
は本発明の成形型を用いて実施例１のガラスを成形した
時の表面粗さの変化の説明図、第３図は本発明の成形型
を用いて実施例２のガラスを成形した時の表面粗さの変
化の説明図である． １；超硬合金母材，
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、熱間プレス成形によりガラス製光学部品を製造する
成形型において、炭化タングステンを主成分とする超硬
合金よりなる母材の表面に、炭化チタンまたは窒化チタ
ンの中間層を形成し、前記中間層の上に、窒化ほう素の
表面層を形成してなることを特徴とするガラス製光学部
品の成形型。 ２、請求項第１項において、前記表面層として窒化ほう
素に代えて窒化アルミニウムを用いてなることを特徴と
するガラス製光学部品の成形型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5190789A JPH02233528A (ja) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | ガラス製光学部品の成形型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5190789A JPH02233528A (ja) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | ガラス製光学部品の成形型 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02233528A true JPH02233528A (ja) | 1990-09-17 |
Family
ID=12899949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5190789A Pending JPH02233528A (ja) | 1989-03-06 | 1989-03-06 | ガラス製光学部品の成形型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02233528A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03237024A (ja) * | 1990-02-13 | 1991-10-22 | Asahi Optical Co Ltd | 光学素子成形用の成形型の再生方法 |
| JP2010215425A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Konica Minolta Opto Inc | ガラス成形用金型の製造方法及びガラス成形体の製造方法 |
-
1989
- 1989-03-06 JP JP5190789A patent/JPH02233528A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03237024A (ja) * | 1990-02-13 | 1991-10-22 | Asahi Optical Co Ltd | 光学素子成形用の成形型の再生方法 |
| JP2010215425A (ja) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Konica Minolta Opto Inc | ガラス成形用金型の製造方法及びガラス成形体の製造方法 |
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