JPS623030A - 光学ガラス素子の成形方法 - Google Patents
光学ガラス素子の成形方法Info
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- JPS623030A JPS623030A JP60140811A JP14081185A JPS623030A JP S623030 A JPS623030 A JP S623030A JP 60140811 A JP60140811 A JP 60140811A JP 14081185 A JP14081185 A JP 14081185A JP S623030 A JPS623030 A JP S623030A
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- Japan
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- press
- optical glass
- molding
- glass
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Classifications
-
- 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
-
- 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
- C03B2215/14—Die top coat materials, e.g. materials for the glass-contacting layers
- C03B2215/22—Non-oxide ceramics
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
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
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
成形方法に関するものである。
ス成形後、磨き工程等を必要としない光学ガラス素子の
成形方法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磨法では加工性及
び量産性に劣り、直接プレス成形性が有望視されている
。
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磨法では加工性及
び量産性に劣り、直接プレス成形性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
、それ以上の研磨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。
品質及び面精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
、それ以上の研磨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。
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。
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。（例えば
、特開昭６２−４５６１３号公報）。
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。（例えば
、特開昭６２−４５６１３号公報）。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４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
してム１２０３． Ｂ２Ｏ３等のガラスと比較的反応し
やすい物質が使用されてお９高糖度でレンズを成形でき
ない欠点があった。
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
してム１２０３． Ｂ２Ｏ３等のガラスと比較的反応し
やすい物質が使用されてお９高糖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などをコーテ
ィングして作成した型も、形成条件によってその組成比
（Ｃ／Ｅｉｉ値）がかなり変化し、得られたＳｉＣ薄膜
の性質が一定でないため、母材との接合強度やガラスと
の反応性といづだ点に問題があった。
ィングして作成した型も、形成条件によってその組成比
（Ｃ／Ｅｉｉ値）がかなり変化し、得られたＳｉＣ薄膜
の性質が一定でないため、母材との接合強度やガラスと
の反応性といづだ点に問題があった。
問題点を解決するだめの手段
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
成形方法は、超硬合金を母材にし、これを成形すべきレ
ンズ形状の押し型に加工し、さらにその上に均一な厚み
で炭素とケイ素の組成比（Ｃ／Ｓｉ値）が０．７〜１゜
２の範囲であるような炭化ケイ素のコーティング膜を形
成することを特徴とするものである。
成形方法は、超硬合金を母材にし、これを成形すべきレ
ンズ形状の押し型に加工し、さらにその上に均一な厚み
で炭素とケイ素の組成比（Ｃ／Ｓｉ値）が０．７〜１゜
２の範囲であるような炭化ケイ素のコーティング膜を形
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、
母材として用いる超硬合金はコーティング膜として用い
る炭化ケイ素と熱膨張率がよく一致しているために、ガ
ラスのプレス成形の際の型加熱、プレス成型、冷却の熱
サイクルのくり返しにも耐える強い膜接着力が得られる
特徴がある。
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、
母材として用いる超硬合金はコーティング膜として用い
る炭化ケイ素と熱膨張率がよく一致しているために、ガ
ラスのプレス成形の際の型加熱、プレス成型、冷却の熱
サイクルのくり返しにも耐える強い膜接着力が得られる
特徴がある。
作用
本発明は上記した方法により、従来同じ目的の型として
用いられていた、ＳｉＣや５ｉ５Ｎ４の焼結体を用いた
型の欠点でちった高精度加工の困難さを克服し、かつナ
トリウムやカリウム等のアルカリ元素やバリウムを多量
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
いという利点が生じる。これより、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。
用いられていた、ＳｉＣや５ｉ５Ｎ４の焼結体を用いた
型の欠点でちった高精度加工の困難さを克服し、かつナ
トリウムやカリウム等のアルカリ元素やバリウムを多量
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
いという利点が生じる。これより、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
直径３０ｍｍ、長さ６０市の円柱状で、２重量％のコバ
ルト（Ｇｏ、）を含有するＷＣの超硬合金の棒を各２本
ずつ準備し、放電加工によって周囲に切り込みがある曲
率半径４６ｍ１１１の凹面形状の上型と、曲率半径が２
００ ｍｍの凹面形状の下型から成る一対のプレス成形
用型の形状に加工した。
ルト（Ｇｏ、）を含有するＷＣの超硬合金の棒を各２本
ずつ準備し、放電加工によって周囲に切り込みがある曲
率半径４６ｍ１１１の凹面形状の上型と、曲率半径が２
００ ｍｍの凹面形状の下型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境面研磨した結果２時間までで
表面の最大荒さくＲｍａｘ）が０・０２μｍの精度に鏡
面加工を行なえた。次にこの鏡面上にスパッタ法により
２μｍの厚みで炭素とケイ素の組成比（Ｃ／Ｓｉ値）が
０．８のアモルファス炭化ケイ素膜を形成して、ガラス
プレス成形用の型を作製した。
イヤモンド砥粒を用いて境面研磨した結果２時間までで
表面の最大荒さくＲｍａｘ）が０・０２μｍの精度に鏡
面加工を行なえた。次にこの鏡面上にスパッタ法により
２μｍの厚みで炭素とケイ素の組成比（Ｃ／Ｓｉ値）が
０．８のアモルファス炭化ケイ素膜を形成して、ガラス
プレス成形用の型を作製した。
このようにして作成した型を第１図に示す。この型を第
２図に示すプレスマシンにセットして、５１０２がｅｓ
％ｒ Ｂ２Ｏ３が１１％、 Ｎａ２Ｏが１０％。
２図に示すプレスマシンにセットして、５１０２がｅｓ
％ｒ Ｂ２Ｏ３が１１％、 Ｎａ２Ｏが１０％。
Ｎ２０が８チ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、及び８１０２力８１％。
アルカリ系光学ガラス、及び８１０２力８１％。
Ｂ２Ｏ５が１７チ、 ＢａＯポロ０チおよび残りが微
量成分からなるホウケイ酸バリウム系光学ガラスの２種
類の半径２０ｍ１ｌ＋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。成形条件としては、Ｎ２雰
囲気中で、型温度をｓ ｏ ｏ ”（：にしてプレス圧
力４ｏｋｇ／ａｆで成形を行ない、そのまま４００℃ま
で型とともに冷却して成形物をとり出した。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第１表試料
陽３に、また上記のホウケイ酸バリウム系ガラスに対す
るプレス結果を第２表試料Ｎ１９に示しだ。
量成分からなるホウケイ酸バリウム系光学ガラスの２種
類の半径２０ｍ１ｌ＋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。成形条件としては、Ｎ２雰
囲気中で、型温度をｓ ｏ ｏ ”（：にしてプレス圧
力４ｏｋｇ／ａｆで成形を行ない、そのまま４００℃ま
で型とともに冷却して成形物をとり出した。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第１表試料
陽３に、また上記のホウケイ酸バリウム系ガラスに対す
るプレス結果を第２表試料Ｎ１９に示しだ。
まだ母材の構成元素を変えたｗｅ主成分の超硬合金を用
い、スパッタ法でＳｉＣコーティング膜のＣとＳｉの組
成比（Ｃ／Ｓｉ値）を変えて作成した型を用いて真空雰
囲気（１６２Ｔｏｒｒ）でプレス成形を行った結果を第
１表試料Ｎ！１１〜２，４〜６及び第２表試料陽７〜８
，１０〜１２に示した。ここで比較のためＣ／Ｓｉ値が
０・６と１・４のものを示したがこれらはガラスと反応
１７たり、膜自身が剥離するなどして実用に供しえない
ものであった。
い、スパッタ法でＳｉＣコーティング膜のＣとＳｉの組
成比（Ｃ／Ｓｉ値）を変えて作成した型を用いて真空雰
囲気（１６２Ｔｏｒｒ）でプレス成形を行った結果を第
１表試料Ｎ！１１〜２，４〜６及び第２表試料陽７〜８
，１０〜１２に示した。ここで比較のためＣ／Ｓｉ値が
０・６と１・４のものを示したがこれらはガラスと反応
１７たり、膜自身が剥離するなどして実用に供しえない
ものであった。
また、従来使用されていた炭化ケイ素および窒化ケイ素
焼結体型を作製し、第２図のプレス、マシンに本発明の
型のかわりにセットして、上述と同様のガラスの塊状物
を同様の条件でプレス成形を行ったＯ この炭化ケイ素および窒化ケイ素焼結体型の作製は、放
電加工後、研削加工で仕上げ、上述と同様のダイヤモン
ド砥粒を用いて表面を鏡面研磨した。この鏡面研磨の工
程のみにおいても、表面の最大荒さが０．０２μｍまで
仕上げるのに、上述の超硬合金で仕上げた場合の２０〜
２６倍の４０〜６０時間も費した。この炭化ケイ素およ
び窒化ケイ素焼結体型によるプレス成形の結果も、比較
例として第２表試料Ｎ１１３，１４に示した。これらは
プレスによってガラスと反応して型と付着するため、実
用に供しえ々いものであった。
焼結体型を作製し、第２図のプレス、マシンに本発明の
型のかわりにセットして、上述と同様のガラスの塊状物
を同様の条件でプレス成形を行ったＯ この炭化ケイ素および窒化ケイ素焼結体型の作製は、放
電加工後、研削加工で仕上げ、上述と同様のダイヤモン
ド砥粒を用いて表面を鏡面研磨した。この鏡面研磨の工
程のみにおいても、表面の最大荒さが０．０２μｍまで
仕上げるのに、上述の超硬合金で仕上げた場合の２０〜
２６倍の４０〜６０時間も費した。この炭化ケイ素およ
び窒化ケイ素焼結体型によるプレス成形の結果も、比較
例として第２表試料Ｎ１１３，１４に示した。これらは
プレスによってガラスと反応して型と付着するため、実
用に供しえ々いものであった。
（以 下金 白）
未来
苦 薫 簀
第１表、第２表かられかるように本実施例試料Ｍ２〜６
，８〜１１のプレス型は、従来から使われていた炭化ケ
イ素および窒化ケイ素焼結体型よりも著しく光学ガラス
のプレス成形性にも優れたものを得ることが出来た。こ
こでＳｉＣのＣ／Ｓｉ値が１・４以上（すなわちＣ過剰
）になるとスパッタ膜のビッカース硬度（Ｈｖ）の低下
は少ないが膜がもろくなり基板との接着力が弱くなり、
プレスによる加熱、冷却及びプレス圧力によって膜の剥
離が発生する。またＣ／Ｓｉ値が０．６以下（すなわち
Ｓｉ過剰）になると遊離Ｓｉが増大し、このためビッカ
ース硬度の低下も大きくなる。このだめガラス成分と反
応しやすくなり、型とガラスが付着する。
，８〜１１のプレス型は、従来から使われていた炭化ケ
イ素および窒化ケイ素焼結体型よりも著しく光学ガラス
のプレス成形性にも優れたものを得ることが出来た。こ
こでＳｉＣのＣ／Ｓｉ値が１・４以上（すなわちＣ過剰
）になるとスパッタ膜のビッカース硬度（Ｈｖ）の低下
は少ないが膜がもろくなり基板との接着力が弱くなり、
プレスによる加熱、冷却及びプレス圧力によって膜の剥
離が発生する。またＣ／Ｓｉ値が０．６以下（すなわち
Ｓｉ過剰）になると遊離Ｓｉが増大し、このためビッカ
ース硬度の低下も大きくなる。このだめガラス成分と反
応しやすくなり、型とガラスが付着する。
以上（７）コとからＳｉＣノＣ／Ｓｉ値を０．７〜１．
２の間に制御することにより良好な成形性が得られるこ
とがわかる。
２の間に制御することにより良好な成形性が得られるこ
とがわかる。
また母材の構成元素もｗｅを主成分として、ＧＯｌＴｉ
ＣおよびＴａＧ等を含むもの全てについて有効であるこ
とがわかる。また実施例で、母材として用いる超硬合金
にｗｅを主成分とするものについて述べてきたが、特に
これに限るわけではなく、ＴｉＣ、ＴｉＮ 、 Ａ１２
０５ ＋及びＯｒ５０２等を主成分とするサーメットに
ついても全て有効であることが確認されている。
ＣおよびＴａＧ等を含むもの全てについて有効であるこ
とがわかる。また実施例で、母材として用いる超硬合金
にｗｅを主成分とするものについて述べてきたが、特に
これに限るわけではなく、ＴｉＣ、ＴｉＮ 、 Ａ１２
０５ ＋及びＯｒ５０２等を主成分とするサーメットに
ついても全て有効であることが確認されている。
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
直接プレス成形法及び型は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形状の押し型
に加工して、その上に均一な厚みで、炭素とケイ素の組
成比（Ｇ ／Ｓｉ値）が０・７〜１．２の範囲であるよ
うな炭化ケイ素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熱後加圧成形したこ
とを特徴としているので、従来用いられていた炭化ケイ
素や窒化ケイ素を主体とする焼結体を用いた型と比較し
てガラスを成形した場合の反応性が少なくなるばかりか
、一般的な研削加工を行なう場合においても従来よりも
容易に高精度な型形状の加工ができる利点がある。
直接プレス成形法及び型は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形状の押し型
に加工して、その上に均一な厚みで、炭素とケイ素の組
成比（Ｇ ／Ｓｉ値）が０・７〜１．２の範囲であるよ
うな炭化ケイ素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熱後加圧成形したこ
とを特徴としているので、従来用いられていた炭化ケイ
素や窒化ケイ素を主体とする焼結体を用いた型と比較し
てガラスを成形した場合の反応性が少なくなるばかりか
、一般的な研削加工を行なう場合においても従来よりも
容易に高精度な型形状の加工ができる利点がある。
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″・・・・・・切シ込み部、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、２
０・・・・・・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１１
−一上型 １２’−−°下型のプレス面
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″・・・・・・切シ込み部、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、２
０・・・・・・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１１
−一上型 １２’−−°下型のプレス面
Claims (2)
- （１）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、炭素とケイ素の組成比（Ｃ／Ｓｉ値）が０．７
〜１．２の範囲であるような炭化ケイ素（ＳｉＣ）のコ
ーティング膜を形成した一対の型を用い、不活性ガスふ
ん囲気あるいは真空下において成形すべきガラスをその
軟化温度以上に加熱後加圧成形することを特徴とする光
学ガラス素子の成形方法。 - （２）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成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60140811A JPS623030A (ja) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | 光学ガラス素子の成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60140811A JPS623030A (ja) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | 光学ガラス素子の成形方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS623030A true JPS623030A (ja) | 1987-01-09 |
Family
ID=15277287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60140811A Expired - Lifetime JPS623030A (ja) | 1985-06-27 | 1985-06-27 | 光学ガラス素子の成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS623030A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006198877A (ja) * | 2005-01-20 | 2006-08-03 | Toyo Advanced Technologies Co Ltd | 樹脂成形用金型 |
-
1985
- 1985-06-27 JP JP60140811A patent/JPS623030A/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006198877A (ja) * | 2005-01-20 | 2006-08-03 | Toyo Advanced Technologies Co Ltd | 樹脂成形用金型 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |