JPS60246230A - 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 本発明は光学カラス素子の製４１方法に関し、特にプレ
ス成形後、研磨り程を必要としないに１１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。この非泳山ルンズの製造にあたって
は、従来の光学し／ズの製造方法である光学研磨法では
、加Ｉ性及びｒ−産化が困難であり、直接プレス成形法
がイ１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−Ｌけ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」−の研ＰＰ：王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−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Ｖ１”が高いことなどの色質をもっている必要があ
る。

この目的のためには、炭化ケイ素（５ｉＣｉ　）　、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ィ
ングした型などが適しているとさｉ′１ており、様々な
検討がなされている。

しかしながら、　Ｓｉｎ、　Ｓｉ３Ｎ４等の材料はその
６ＩＪｊ度が極めて高いため５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Ｉ−することが非
常に困難である。しかもこれらの材料はいすねも焼結タ
イプのものであるため、焼結助材としてＡｌ２Ｏ３，８
２０６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
点があった。１だ高密度カーボンの−Ｌに炭化ケイ素を
コーティングして作製した型も、コーテイング膜かベー
タ炭化ケイ素（β−８ｉＣ）であるため、鉛やアルカリ
元素を多量に含有するガラスとは反応を起こし易く、し
たがっ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。才た酸化ジルコニウムの上に貴金
属をコーティングした型はに時間にわたる熱サイクルに
よっ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、タングス
テンカーバイ）’　（Ｗ’　Ｃ）′ｆ：生成分とした超
硬合金を画材とし、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（Ｏ８）
、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）およびルテニ
ウ１．（）ｔｕ）から々る群より選ばれた少なくとも一
つの元素と白金（Ｐｔ）からなる貴金風合金鵬層を被覆
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Ｓｉ、Ｎ４より容易に高精度な型加■
二ができる特徴があり、しかも型表面の最大入面ｔｆｌ
さく　Ｒｗ　）を０．０２／引１ソ下の精度まで容易に
什−Ｌけることが「す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（丘Ｕ）からなる群
より選は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Ｓｉ３Ｎ４　の型
においてその欠点となっていた高精度な型加工の因難さ
を克服し、かつす）　ＩＪ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り、捷だ
母材としての超硬合金とその−１−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つるという４３１１点か
生じる。

なお、超硬合金の−Ｌに形成した貴金属層において、合
金組成を白金（Ｐｔ）が６０〜９９車量％。

残りがイリジウｌえ（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、バ
ラジウノ、（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、各組成量（重量％）によって光学ガ
ラス素子のプレス成形用型材料としての適性か異なるた
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％）であれは、光学ガラス素子を良好にフ゛
レス成形が−ｎＪ能であるが、規定した組成量（重量％
）以下ではけ金属層の強度あるいは硬度が低いために、
プレス成形後、２１１表面に微細なギズが発生したり、
超硬合金上に被覆した１１１金風層が塑ｔ’ｌ変形を起
こし、高精度な面形状が低下するからである。捷だ規定
した組成量（重量％）以−にでは、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３０ｊｌｌ＋、長さ５　Ｑ　ｋＱの円柱状のＷｅ−
１０Ｔｉｅ　−１０ＴａＣ−８Ｇｏ　の組成の超硬合金
の棒を２本準備し、放電灯ＴＴによって第１図に小すよ
つな周囲に切り込み部１１′がある曲率甲−径４６ｎの
凹面形状の−に型１１と、曲率半径が２００朋の凹面形
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ｌ゛砥粒を
用いて鏡面研磨した。その結果、１時間１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−１４にスパッタ法により
２４ｍの１９みで白金−１］ジウム（Ｐｔ　−Ｒｈ）合
金属層などの二元系合金、白金−ロジウム−イリジウＡ
　（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−Ｐａ−Ｏｓ）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１６および１６に
セットし、窒素雰囲気中でＰｂＯが７ｏ％、　５ｉｎ２
が２７％、および残りが微量成分からなる酸化鉛系光学
ガラスで半径２Ｑ朋の球形状に加工し塊状物１了をプレ
スし、両面が凸のレンズ形状に成形した。ガラスプレス
成形時の型温曳は５００℃、プレス圧力は４ｏＫｙ／ｃ
ｒｄで２分間保持した後、その壕ま３００　’Ｃまで型
とともに冷却］〜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６００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−１−のようなプレス実験を表１に示したようなそハ
ぞれ合金組成の異なった一対の型についてく０ 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にボした。

比較のために、従来より使用されていた炭化ケイ素の型
、高密度カーボンの一１二に炭化ケイ素をコーティング
した型、および酸化ジルコニウムの１−に貴金属をコー
ティ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
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
同様の方法で研削加工し、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０．０２μｍまで仕上けるのに曹
する時間は超硬合金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ｌ、述したと同じ条件で
酸化鉛系光学ガラスをプレス成形（−た結果、プレス成
形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。また酸化ジルコニウムの−１−に貴金用
をコーティ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同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５ｏ。

回ブ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−１−に形成した貴金縞層がは
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
０．０２／１ｍに加二「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かでき、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。

第１表において、試料１ａの右上に※印をつけたソ°レ
ス成形用型は比較例として本願特許請求の範囲列として
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
母材としての超硬合金組成けｗｃ−１０’ｌ’ｉＧ　−
１０ＴａＣ−ｓＣｏであったが、ｆ’Ｊ４；４Ｊ：Ｌ、
ての超硬合金組成は上記組成に限定されるものでＶ、１
なく、ＷＣを主成分とし、その他の添加物として例えば
、１°ｉＣ、’１’ａＣ、ＮｂＣ、Ｍｏ２Ｃ、Ｃｒ３Ｃ
２゜ＶＣ，Ｇｏ、Ｎｉ　等を含有した超硬合金を用いる
ことかできる。１だ、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型を使用したが、型
表面の形状は本実施例の」：うな形状に限定されるもの
ではなく、プレスｌ、等の光学ガラス素子形状に適合す
るものでもよいことＶ、）：；ｉう４でもない。

（以　下金　白） 　３ ４ １９　。

２１　、　− ２ ：（λ ２３　′ 試料黒の右」―に印した※は比較例を表わす。

発明の効果 以−１−の説明から明らかなように、本発明の九パγガ
ラス素子のプレス成形用型は、超６ψ合金をは材とし、
これを成形のだめの押し型に加１し、その上に貴金島層
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＋　ｌＦ＋１密度カーボンの−Ｌに炭化ケイ素をコ
ーティングした型、あるいは酸化ジルコニウムの−１−
に貴肴：楓をコーティングした型よりも、ガラスを成形
した場合のｈｔ　Ｉ、ｔ＝４．１−１が少ないはかりか
、一般的な研削加−１−お上ひ鏡１ｆｎ加Ｔが容易で高
糖用の型形状にできるとい一９ｆｒ　Ｉｌ１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りも容易に高精度の光学ガ
ラス素子をイ）することが用能なことがわかる。

【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カフス素５ 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、１６　・・・・−上型用ピスト
ンシリンダ、１６・　・・下型用ピストンンリンダ、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、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　ほか１名第１
図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （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. （２）Ｉｎ材として用いる超硬合金が、タングステンカ
   ーバイド（Ｗ（）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）貴金島層が、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（
   Ｏｓ）、バラジウＪ、（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. （４）貴金蝿層が白金（ｐｔ）が６０〜９９車量％。 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）からなる群より選は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〆ｆ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。