JPS63297231A - ガラス製品の成形用型 - 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］ 本発明は光学部品等のプレス成形用型、特にガラスまた
はプラスチックよりなるレンズやプリズム等の光学素子
または時計のカバーガラス等を成形するための成形用型
に関するものである。

［従来の技術］ ガラスを加熱プレスにより所定の成形品にすることは特
公昭５５−１１６２４号公報によって公知であるが、離
型性の問題から特に像形成用光学レンズに要求される厳
密な表面形状および表面特性は達成されていない。

この離型性はプレス金型の材質に起因するガラスの濡れ
性に大きく依存しているからである。

最近、ガラス状炭素、タングステン合金または石英ガラ
スより成る金型を用いることが米国特許第４０９８５９
６号やオランダ国特許第ｇＱＯ３０号明細書に開示され
、また５ＵＳ４００系ステンレスよりなる金型を用いる
ことが米国特許第３１６８６１号明細書に開示されてい
る。

［発明が解決しようとする問題点１ しかしながら、これら従来の金型においては、以下に記
載するような問題点を有している。たとえば、ステンレ
ス等の金属はガラスの成形および熱間加工の温度サイク
ルにより結晶粒等の成長を生じて結晶構造が変わり、そ
の結果表面が肌荒れしたものとなる。これは表面形状や
離型性を劣化させて成形早期に結晶の平滑度や光沢を損
ない、また金型の寿命を非常に短くする欠点がある。

他方ガラス状炭素は酸化しやすく、構造的に弱く、表面
に掻き傷を受けやすく、また耐破壊衝撃力も低い。

これら特性全ては、ガラスを加熱軟化して加圧成形する
ためには望ましくないものである。さらに１石英ガラス
は濡れ性を有し、熱伝導度も低いので、ガラス状炭素と
同様に金型材としては充分ではない、出願人の調査した
ところによれば特に高温耐酸化性および離型性に優れた
ものはなかった。

これらの欠点を解消するために、ステンレス鋼等の金属
基材よりなる金型本体のプレス成形面にＰＶＤ　（物理
的蒸着法）またはＣＶＤ　（化学的蒸着法）等によりＳ
ｉ３Ｎ４またはＨｆＮのセラミ−７り層を形成すること
が特開昭６１−７２６３４号公報に開示されている。

しかし、ガラスの成形および熱間加工の温度サイクルに
より金属基材自身の結晶粒が成長し、結品構造が変化し
てしまうことは不可避的であり、薄いセラミック層の表
面に肌荒れを生じさせ、甚だしいときにはセラミック層
が剥離する。

そこで、望ましいガラス成形物性を有し、かつ構造的お
よび熱的特性の向上した型材料の開発が強く望まれてい
る。

本発明は、前述した従来技術の諸問題点を解消し、熱開
成形での温度サイクルでもプレス成形体の表面平滑さを
劣化させることなくガラスに対する離型性に優れ、加工
が極めて容易な光学部品のプレス成形用型を提供せんと
するにある。

［問題点を解決するための手段及び作用］すなわち、本
発明は窒素およびフッ素を含有するガラスまたはガラス
セラミックスよりなることを特徴とするガラス製品の成
形用型にある。

本発明に関わる型は、窒素およびフッ素を含有するので
、成形すべきガラス製品に対する離型性に優れ、また熱
膨張係数が直線性を示すことにより形状再現性にも優れ
ている。かかる型は、酸化風との親和性が悪い窒素およ
びフッ素を含有し、成形すべきガラス製品の成形温度よ
りも高いデーパージングを示すガラスまたはガラスセラ
ミックス材料より形成され、そのプレス成形面には所望
の形状に鏡面研磨が施されている。ここにデバージング
温度と称する徐歪と急冷ガラスの熱膨張曲線がガラス転
移温度Ｔｇ以下の領域で交わった点の温度を意味する。

特に、プレス成形面と反応しやすい被成形ガラス製品と
の離型性を確保するために、十分な強度を有し、熱間加
工時の成形温度サイクルでも安定で、鏡面性の劣化しな
い均一な連続離型被膜を形成し得る材料でプレス成形面
を形成する。かかる材料としては、ＭｇＦ２　、ＣａＦ
２　、ＣｅＦ３等（７）　７−／化物、ＳｉＯ，５ｉ０
２　、ＣｅＯ３。

Ａｎ、０３．５ｎ０２等の酸化物で、融点がガラス製品
の成形温度サイクルよりも高温のものを使用することが
できる。

また、物理的蒸着を強固にするためには、Ｃｒ、ＩＴＯ
（インジウム−スズの混合物）。

ＳｎＯ２等の導電性のＦｌｌｌを第１層としてプレス成
形面に形成し、その上にＴ　ｉ　Ｎ　、　Ｃｒ　Ｎ　。

ＣｒＣＮ、ＢＮ、ＡＪＩＮ’、ＳｉＣ，Ｓｉ’３　Ｎ４
゜Ｔ　ｉＢ２　　、　Ｔ　Ｉ　Ｃ、Ｂａ　Ｃ等のセラミ
ックス膜を一覆することもできる。

このような離型被膜をガラス製品のプレス成形用型のプ
レス成形面に、たとえば真空蒸着、スパッタリング、高
周波イオンブレーティング。

ディッピング、化学的蒸着等の種々の方法により形成す
る。生成する離型被膜の厚さは導電性薄膜を含めても０
．１〜数μ層程度が望ましい。

［実施例］ 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

第１図に示すプレス成形用型１は、硝材よりなる型本体
２と、所望する被成形ガラスの形状に対応する成形面１
図示例では球面状に形成された成形面３とからなる。

型本体２を構成する硝材としては、被成形ガラスが約４
７０℃のガラス転移温度を有するＳＦ８の場合、該ガラ
ス転移温度よりも高いデーパージング温度を有するオキ
シナイトライドφガラス（Ｙ　（１２，７）　−Ｓ　ｉ
　’ｕ８．８）　−Ａ又（８，７）−Ｏ（５７，８）　
−Ｎ　（４，４）　）を用いる。成形面３の加工は高い
形状精度で鏡面仕りげが容易な通常ガラス研削、研磨に
よりニュートリング１〜２本、表面粗さ０．０１−０．
０２μ麟以下になるように行う。

このようにして製作した一対のプレス成形型１．１を用
いて下記の条件でプレス成形を行う。

まず、第４図に示すように、円筒状胴型６に一対の成形
型１．１を嵌合する一方、これら型の間にガラス素材７
をａ置する。この組立体を非酸化性雰囲気下の電気炉（
図示せず）内で加熱する。加熱温度はガラス素材７の軟
化点付近の５８０℃で、加熱時間は約１時間とする。こ
の間、上方の型におもりＷをのせて５０ｇ／ｃ■２の圧
力をガラス素材７に加える。成形後、約２００℃まで徐
冷して型からガラス成形体を取り出すと、これは成形面
３に全く融着せず、成形体の表面に成形面３の高い形状
精度と表面粗さがそのまま転写された研磨を必要としな
いプレスレンズが得られる。

第１図に示すプレス成形用型ｌの型本体２はデーパージ
ング温度が８００℃と高いので、該温度以下で型を使用
しつづける限り、成形面の形状は全く変化せず、また非
晶質であるため、金属のように結晶粒が成長することが
なく、成形面３の表面粗さが劣化することもない、他方
、従来のステンレス型は約５００℃を越えると、結晶粒
が成長しはじめるので、ガラス製品の成形用型としての
使用に限界がある。

また、型本体の硝材としてマイカ系結晶を析出するフッ
素含有ガラスセラミックス（Ｌｉ２０−Ａ１２０３−Ｍ
ｇＯ−Ｎａ２０−ＺｎＯ−５ｉＯ２−ＺｒＯ２−ＴｉＯ
２−Ｆ）を用イテ前記と同様な条件下で成形加工を行っ
ても、同様のプレスレンズが得られる。

第２図に示すような成形面３の表面が離型被膜４として
のＭｇＦで被覆された型ｌを用い、鉛含有量の覆い反応
しゃすい５ＦＳ３ガラス素材７を非酸化性雰囲気下電気
炉内で加熱成形する。加熱はガラス素材の軟化点付近の
５６０℃で約１時間行い、この間２０　ｇ　／　ｃ層２
の圧力をガラス素材に加える０次いで、約１５０℃まで
徐冷した後、ガラス成形体を室温で取り出したところ、
これは成形面に全く融着せず、高い形状精度と表面粗さ
がそのまま転写された研磨を必要としないプレスレンズ
が得られる。

上述したように、本実施例の成形用型は従来のステンレ
ス型に比べ、２００℃以上の高温領域で使用するに十分
な熱的性質を有するのみならず、成形面の鏡面性も金属
やセラミックスよりもすぐれ、ピンホールや結晶粒界を
生ずることなく高精度の研磨加工を容易に行い得る特徴
を有する。また、窒素およびフッ素を含有し、更に離型
被膜を備えるために、被成形ガラスの融着が有効に防止
されて離型が容易になる。

上述した実施例においては、成形温度を被成形ガラスの
軟化点付近としたが、これに限定されることはない、被
成形ガラスのガラス転移点以上であれば、成形圧力も数
十ｇ　／　ａｍ２で成形可１艶となり、型の強度も十分
である。

離型被膜の材料としては、窒化物やフッ化物に限定され
ることはなく、前述した各種酸化物の膜でも同様の効果
が得られる。

第３図に本発明の他の例を示す、この場合、成形用型１
における型本体２の材料としてガラスデーパージング温
度よりも高いマイカ結晶を析出するガラスセラミックス
を用い、その成形面３は要求精度に応じてＮＣ制御の加
工機等による研磨、研削によって非球面形状に加工され
ている。

この成形面３にまずイオンブレーティング法により０．
１＃１■厚のＣｒ導電性Ｗｉ５を形成して型ｌに導電性
を付与し、次いでその上にイオンブレーティング法によ
り１．５μ層厚のＢＮの離型被膜４を形成する。

この離型被膜４はガラスとの濡れ性が悪い緻密なセラミ
ックスの薄膜であるので、被成形ガラスの融着が一層長
期間にわたって防止される。型本体のガラスセラミック
スは絶縁物であるため、その上に離型被膜を直接形成す
ることができないので、予め成形面に導電性膜を形成し
た後で離型被膜を形成するものである。導電性膜として
はＣｒのほかにＩＴＯ，５ｎ０２等の薄膜を用いてもよ
い、また、離型被膜を形成するセラミックスとしては、
ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＣｒＣＮ、ＢＮ。

ＡｕＮ、ＳｉＣ，Ｓｉ３　Ｎ、、ＴｉＢ２　。

ＴｉＣ，Ｂ４Ｃ等から成形温度、圧力等に応じて適宜選
択すればよい。

［発明の効果］ 一般に、ガラスの成形は温度と圧力が関係する。すなわ
ち、ガラス転移点付近の温度の成形は数十ｋｇ／ｃｍ２
の圧力が必要であり、軟化点付近の温度での成形は数ｇ
／ｃ＋ｗ２の圧力でよい、ガラスよりなる成形用型はこ
のような温度および圧力の範囲内で割れ、形状変化等が
発生しないようにして用いる。この点に関して１本発明
によれば、デーパージング温度が高い窒素およびフッ素
を含有するガラスまたはガラスセラミックスをガラス製
品のプレス成形用型として用いる。これは従来のステン
レス系型では結晶粒が成長して使用できない温度でもプ
レス成形することを可能にし、またその成形面に対して
も高精度の研磨加工を容易にする。

すなわｂ、本発明では、型と反応しやすい素材と反応し
ない素材とを使い分けて成形面の形状。

精度９表面粗さ等が確実に転写されたガラス製品、たと
えばプレスレンズ等を型への融着なしに得ることができ
る。また、本発明の型は従来のステンレスまたはセラミ
ックス製の型と比べて著しく安価に製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る型の第１の例を示す断面図、 第２図は本発明に係る型の第２の例を示す断面図、 第３図は本発明に係る型の第３の例を示す断面図、 第４図は本発明に係る型を用いて被成形ガラスの成形加
工状態を示す説明図である。 １・・・成形用型 ２・・・型本体 ３・・・成形面 ４・・・離型被膜 ５・・・導電性膜 ６；・・調型 ７・・・ガラス素材 特許出願人　　オリンパス光学工業株式会社Ｎ 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）窒素およびフッ素を含有するガラス又はガラスセ
   ラミックスよりなることを特徴とするガラス製品の成形
   用型。