JPS60264332A - 光学ガラス素子のプレス成形用型 - Google Patents

光学ガラス素子のプレス成形用型

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JPS60264332A
JPS60264332A JP59121345A JP12134584A JPS60264332A JP S60264332 A JPS60264332 A JP S60264332A JP 59121345 A JP59121345 A JP 59121345A JP 12134584 A JP12134584 A JP 12134584A JP S60264332 A JPS60264332 A JP S60264332A
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press
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molding
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正樹 青木
Hideo Torii
秀雄 鳥井
Hideyuki Okinaka
秀行 沖中
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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。

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って
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
品質及び面精度に仕」二げた非球面形状の、モールドの
」二で、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魂状物′f:熱プレスに
」:る成形を行なって、それ以1−の研磨r稈を心苦−
とせずに光学レンズを製造する方法である。
しかしなから、−1−記の光学ガラスレンズの製J貴方
法は、プレス成形後、得られたレンズの像形It晶質が
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−で、埠ノ4′、API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、
梨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っ
ている必要がある。
この目的のためには、タングステンカーバイド(’wc
)を主成分とした超硬合金の母材の−1−に貴金団層を
コーティングした型が適しているとされ、様々な検討が
なされている。
1、′、)シかしなから、母41として用いているタン
グステンカーバイド(WC)の構成元素であるタングス
テン(W)は資源的にみて非常に希少な元素であるため
戦略物質といわれており、必然的に非常に高価なものと
なっている。寸だ、超硬合金の主成分となっているタン
グステンカーバイド(WC)は高温での酬酸化性が劣る
ため、長時間にわたるガラスのプレス成形の1糸に、母
材を構成している超硬合金は酸化されて面精度が低下す
る。このため、タングステンカーバイド(WC)の酸化
を防雨するために、プレス成形時の雰囲気を非酸化性雰
囲気に厳密に保つ必要がある。したがって、タングステ
ンカーバイド(WC)を主成分どする超硬合金を母材と
する型を使用する場合、プレス雰囲気を非酸化性雰囲気
(酸素分圧が1〜10X10−2torr程度)にする
必要があり、プレス装置の気密性を十分に保持しなけれ
ばならない。また、ガラスの供給あるいは収り出しの際
は、非酸化性雰囲気が破られ、再び非酸化性雰囲気に戻
す必要があり、プレス成形時の1サイクル時間が長くな
ってし才う。以−1r、のように、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て用い
る場合、プレス装置の複雑化あるいは大型化が避けられ
ない。あるいはプレス成形に要する時間を短縮すること
ができないといった欠点がある。
発明の目的 本発明の1」的は、ガラスレンズの直接プレス成形用型
に留水される高精度な型加工か容易に行なえ、かつこの
ようにして作製した梨を用いることによ−・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
、容易かつ安価に多用生産でき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、クロムカ
ーバイド(Cr3C2)を主成分としたサーメットの母
材上に、イリジウム(Ir)、オスミウム(08)、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)とからなる貴金属合金層を形成したこ
とを特徴とするものである。
ここで母材として用いるクロムカーバイド(Cr 3C
2)を主成分としたサーメットは、一般的な研削加工を
行なう場合においても、従来ガラスレンズのプレス成形
用型として種々の検討がなされているタングステンカー
バイド(WC)を主成分どした超硬合金と同程度に高精
度な型加工ができる特徴があり、しかも型表面の最大面
粗さく Rm ax )を0.02μm以下の精度まで
容易に仕−1−げることかできるという特徴がある。
さらに、母材として用いるサーメットの熱膨張係数は、
クロムカーバイド(Cr3c2)を主成分とするザ〜メ
ノトの場合、10〜11×10−6/℃であり、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 )とからなる貴金属層の熱膨張係数
は9〜11×10−6/℃ であり、両者の熱膨張係数
がよく一致しているだめ、プレス成形する1祭の熱衝撃
およびヒートサイクルにも耐えうるガラス素子のプレス
成形用型として適していると提案されているタングステ
ンカーバイド(WC)を主成分とした超硬合金からなる
母材の−11にL」金属層を形成した型よりも、本発明
の光学ガラス素子のプレス成形用型は、安価なサーメッ
トを母材としており、また七成分であるクロムカーバイ
ド(Cr3C2)は面j酸化性に優れているため、プレ
ス成形時の雰囲気を従来より厳密に行なう必要がなく、
プレス装置の簡易化あるいは小型化か可能テアリ、かつ
プレス成形の一サイクル時間も大幅に短縮することがで
きる。そして母材であるサーメットとその上に形成した
貴金属層との熱膨張係数がよく一致しているため、くり
返し成形によるヒートサイクルに対しても十分に耐えう
る強固な接着性を有している等の利点を有している。
なお、サーメットにに形成した貴゛金属層において、合
金組成を白金(Pt)が60〜99重爪チ、4° ヵ、
ヵ8イ11..つ4.Ir)、オ7オウ4(。) 1.
<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
元素からなる合金と規定したのは、各組成用直重計チ)
によって名種光学ガラス素子のプレス成形1月型材料と
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(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N、(重量係)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、塑性変形を起こすため高精度な面形状が低下
する。丑だ規定した組成量(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。
実施例の説りJ 以下、本発明の実施例について説明する。
実施例 直径30 mm 、長さ50咽の円柱状のCr3C2−
13Nii成のサーメットの棒を準備し、放電加工によ
って第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の凹面形状のプレス面11′を有した
−に型11と、曲率半径が200咽の凹面形状のプレス
面12′を有した下型12と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低粒を用
いて鏡面研磨した。その結果、1時間までで表面の最大
粗さが0.02/Lmの精度で鏡面加工を行なうことが
できた。次にこの鏡面上にスパッタ法により2μmの厚
みで、白金−ロジウム(Pt−Rh)合金層なとの二元
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、臼今−ロジウムー
イリジウムーノ々ラジウム(Pt −Rh−Ii−Pd
 )合金層などの四元系合金、白金−ロジウム−イリジ
ウム−・々ラジウムーオスミウム(P t−Rh−I 
r−Pd−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
 )合金層などの大兄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0 窒素雰囲気中で、pb○が70%、S iO2が27係
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20劇の球状に加工した塊状物1了を加熱加圧し、両
面が凸形状のレンズに成形した。
ガラスのプレス成形時の型温度は、600℃、プレス圧
力は40駕で2分間保持した後、そのま1300℃まで
型とともに冷却し、成形ガラスを成形ガラス収り出し口
19より収り出し、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回くり返したあと、
使用した型を収りはずし600回プレス成形した後の型
表面を観察した。
以上のプレス実験を、第1表に示したような合金組成の
異なった一対の型に対してくり返して行ない、プレス成
形後の成形ガラスと型のそれぞれを評価し、その結果を
第1表に示した。
比較のために、プレス成形用型として適していると提案
され、種々の検討がなされているタングに示すプレスマ
シンに本発明の型のかわりにセットし、」二連したと同
じプレス条件で成形し、その結果を第1表に示した。
タングステンカーバイド(WC)を主成分とする超硬合
金の上に貴金属層を形成した型を用いてプレス成形した
結果、プレス雰囲気中の酸素分圧が数torrであった
だめ、母材であるタングステンカーバイド(WC)が酸
化され、型の表面粗さが低下した。すなわち、500回
プレス成形した後での、タングステンカーバイド(WC
)を主成分とする超硬合金の」―に貴金属層を形成した
型の表面粗さは、0.20μmまで低下した。
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、プレス雰囲気における酸素分圧が数torr
と高いにもかかわらず、酸化鉛系光学ガラスを600回
プレス成形した後においても、jl: 7″と反応しな
“・”J−lyr上に形成した貴金属層のはく離がない
、型表面に微細なキズが発奮主成分とする超硬合金の場
合と同じように、本発明の型の最大面粗さを0.02μ
mに加工するのに要する時間は1時間であり、母材の加
工は容易にできることがわかる。本発明で用いているク
ロムカーバイド(Cr3C2)はタングステンカーバイ
ド(WC)と比較して安価であり、プレス成形用型の製
造コストを下げることができる。さらに、プレス雰囲気
が数fortの酸素分圧を示す窒素雰囲気であるにもか
かわらず、ガラスを500回プレスした後においても、
型表面は酸化されず、面精度も0.025とプレス成形
前の面精度がほとんど維持されていた。このように、本
発明のプレス成形用型を用いれば、超硬合金を母材にし
た型の場合よりも、プレス雰囲気コントロールを厳密に
行なう必要がなく、プレス装置の簡易化、小型化が可能
なことがわかる。
なお、本実施例では光学ガラス素子のプレス成形用型の
母材としてのサーメットは、Cr3C2−13Ni組収
であったが、母材としてのサーメノ3 の他の添加物として、Tic 、TaC、Mo2C。
WC,W等を含有したサーメット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プレス成形用
型を用いたが、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。
以下余白 4 第1表 酸化鉛系光学ガラスのプレス狡形結果23 試PI =l=iの右上の※印は比較例をあられす。
発1円の効果 以」―の説明から明らかなように、本発明の光学5 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り、従来から光学ガラス素子のプレ
ス成形用型として適しているとされ、種々の検討がなさ
れているタングステンカーノ;イド(WC)を主成分と
する超硬合金と比較して、同程度の容易さで高精度な型
表面が得られる。また、母材の主成分であるクロムカー
バイド(Cr3C2)は耐酸化性が高いので、プレス成
形時の雰囲気を高度な非酸化性雰囲気に保つ必要がない
ため、プレス装置を簡素化、小型化でき、さらにプレス
雰囲気が数t orrの酵素分である窒素雰囲気中にも
かかわらず、プレス成形後の型表面粗さが低下していな
いといった利点がある。
母材として用いたザーメットと青金、萬層との熱膨張係
数が非常によく一致しているため、くりかえし成形を行
なった後でも貴金属層がはがれるといったことは起こら
ない。
したがって、本発明の光学ガラス素子のプレス成形用型
を用いることによって、非常に容易に高6 その効果は極めて犬なるものがある。
【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
ス成形用型を示す図、第2図は同実施例で用いたプレス
マシンを示す図である。 11・・・・・・」−型、12・・・・・・下型、11
′・・・・川−型のプレス面、12′・・・・・・下型
のプレス面、11″・・・・・・切り込み部、13・・
・・・・」―型加熱ヒータ、14・・・・・・下型用加
熱ヒータ、15・・・・・・−1〕型用ピストンシリン
ダ、16・・・・・・下型用ピストンシリンダ、17・
・°・・・原料ガラス魂状物、18・・・・・原料ガラ
ス供給治具、19・・・・・・成形ガラス収り出し口、
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 第2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) クロムカーバイド(Cr3C2)を主成分とす
    るサーメットの母材の」二に、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。
  2. (2)賞金一層が、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項記載の光学ガラス素
    子のプレス成形用型。
  3. (3)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(OB)、ノ々
    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項または第2項記載の光学ガラス素子のプレス成形
    用型。
JP59121345A 1984-05-17 1984-06-13 光学ガラス素子のプレス成形用型 Granted JPS60264332A (ja)

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