JPS63166729A - 光学ガラス素子の製造方法 - 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 本発明はプレス成形後の研摩工程を必要としない高精度
な光学ガラス素子をプレス成形によって大量に生産する
ための光学ガラス素子の製造方法に関するものである。

従来の技術 高精度な光学ガラス素子を直接プレスして成形するため
には、型材料として高温でも安定で、耐酸化性に優れ、
ガラスに対して不活性であり、プレスした時に形状精度
が崩れないように機械的強度の優れたものが必要である
が、その反面、加工性に優れ精密加工が容易にできなく
てはならない。

以上のような光学ガラス素子のプレス成形用型に必要な
条件を、ある程度満足する型材料として、特開昭５２−
４５６１３号公報に記載のシリコンカーバイド（Ｓ　ｉ
　Ｃ）　、またはシリコンナイトライド（Ｓｉ３Ｎ４）
が用いられ、さらに特開昭５９−１２１）２６号公報の
記載のチタンカーバイド（Ｔ　ｉ　Ｃ）および金属の混
合材料なども検討されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来の型材料では上記の条件を全て満足
するものは得られていない。例えば、型材料としてＳｉ
ＣおよびＳｉ３Ｎ４を用いた場合では、非常に硬く機械
的強度が優れているが、加工性に劣り、さらには光学ガ
ラス素子の構成成分である鉛（Ｐｂ）やアルカリ元素と
反応し易いという欠点を有している。また、ＴｉＣおよ
び金属の混合材料の場合も光学ガラス素子と反応し易く
、型材料としては不適当である。

以上のように、従来の型材料では前述の型材料としての
必要条件を全て満足するには至っていない。従って、型
寿命が短く、高精度な光学ガラス素子をプレス成形によ
って大量に生産することはできない。

本発明では上記問題点に鑑み、直接プレス成形法による
光学性能の良い高精度な光学ガラス素子を大量に成形す
ることを可能にするためのプレス成形用型を提供するこ
とを目的としている。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明では加工性が良く
機械的強度が優れたＷＣを主成分とする超硬合金あるい
は各種サーメットをプレス成形用型の母材どして、その
プレス面に２．０重量％−８０重量％のＲｅを含有する
Ｐｄ−Ｒｅ合金あるいは２．０重量％−８０重量％のＲ
ｅを含有するＰｄ−Ｒｅ合金を主成分とする薄膜、２．
０重量％−７５重量％のＯｓを含有するＰｄ−Ｏｓ合金
あるいは２．０重量％−７５重量％のＯｓを含有するＰ
ｄ−Ｏｓ合金を主成分とする薄膜、２．０重量％−８０
重量％のＲｕを含有するＰｄ−Ｒｕ合金あるいは２．０
重量％−８０重量％のＲｕを含有するＰｄ−Ｒｕ合金を
主成分とする薄膜、２．０重量％−７５重量％のＷを含
有するＰｃｔ−Ｗ合金あるいは２．０重量％−７５重量
％のＷを含有するＰｄ−Ｗ合金を主成分とする薄膜をコ
ーティングして構成される型を作製し、この型を用いる
ことによって光学性能の良い高精度な光学ガラス素子の
プレス成形を可能にしたものである。

作用 本発明は上記した構成によって、従来の型材料では実現
できなかった前記の必要条件を全て満足した型を得るこ
とができ、この型を用いることによって光学ガラス素子
を直接プレスして成形することが可能となる。

実施例 以下、本発明の光学ガラス素子の製造方法の一実施例を
図面を参照しながら説明する。

直径２０龍、厚さ６１のＷＣを主成分とする超硬合金を
曲率半径がそれぞれ４６１ｎおよび２０（ｂｍの凹面形
状のプレス面を有する上下の型からなる一対の光学ガラ
ス素子のプレス成形用型に加工した。

これらの型のプレス面を超微細なダイヤモンド砥粒を用
いて鏡面に研摩した。次に、この鏡面上にスパッタ法に
より５μｍの厚みで第１表に示した組成のＰｄ−Ｒｅ系
合金薄膜、Ｐｄ−０ｓ系合金薄膜、Ｐｄ−Ｒｕ系合金薄
膜あるいはＰｄ−Ｗ系合金薄膜をコーティングしてプレ
ス成形用型を作製した。

このようにして作製した型の断面図を第１図に示す。第
１図において、１）は母材、１２はプレス面上にコーテ
ィングしたＰｄ−Ｒｅ系合金薄膜、Ｐｄ−０ｓ系合金薄
膜、Ｐｄ−Ｒｕ系合金薄膜あるいはＰｄ−Ｗ系合金薄膜
である。

この型を第２図に示したプレス成形機にセントする。第
２図において、２１は上型、２２は下型、２３は上型用
加熱ヒーター、２４は下型用加熱ヒーター、２５は上型
用ピストンシリンダー、２６は下型用ピストンシリンダ
ー、２７は供給ガラス素子塊状物、２８はガラス素子供
給用治具、２９はプレス成形した光学ガラス素子の取り
出し口、２１０は供給ガラス素子塊状物の予備加熱炉、
２１）は覆いである。

次に、酸化鉛（ＰｂＯ）７０重量％、シリカ（Ｓｉｎ）
２７重量％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１０韮の球状に加工した塊状物２７を予備
加熱炉２１０で加熱した後、５２０℃に保持されている
上下の型２１および２２の下型２２の上に置き、窒素雰
囲気で約４０　ｋｇ　／　ｃ＋＋ｔのプレス圧によりプ
レスして２分間保持し、その後、そのままの状態で上下
の型を３００℃まで冷却して、プレス成形された光学ガ
ラス素子を取り出し口２９より取り出して、光学ガラス
素子のプレス成形の工程を完了する。

以上の工程を繰り返して１０００回目のブス終了時に、
上下の型２１および２２をプレス成形機より取りはずし
て、プレス面の状態を光学顕微鏡で観察し、その時のプ
レス面の表面粗さくＲＭＳ値、人）を測定して、それぞ
れの型精度を評価した。さらに、比較実験として、従来
使用されていた炭化ケイ素（Ｓ　ｉ　Ｃ）焼結体の型を
作製し、第２図に示したプレス成形機にセットし、上述
の光学ガラス素子のプレス成形の工程を１０００回繰り
返し行い、同様の型精度の評価を行った。

また、本発明の型に用いた各種合金スパッタ膜の代わり
に白金（Ｐｔ）スパッタ膜およびＰｄスパッタ膜をコー
ティングした型においても、上述のプレス試験を行った
。

本発明の型を用いたプレス試験の結果を第１表に示し、
比較の為の型を用いたプレス試験の結果を第２表に示し
た。

第１表　プレス試験の結果 第１表　プレス試験の結果 第１表　プレス試験の結果 第２表、試料患１）６の従来使用されているＳｉＣ焼結
体を用いた型においては、数回ガラスをプロ レスしただけで型とガラス反応し、プレス面にガラス付
着し、全く使用することができなくなった。

また、第２表、試料隘１）７および１）８のようにｐｔ
或いはＰｄスパッタ膜でコーティングした型では、ガラ
スの付着は起らないが、１０００回プレス後には、表面
粗さくＲＭＳ値）で、それぞれ、２５３．５人および１
９２．５人と非常に粗くなり、表面が白濁し実用的では
ないことがわかる。

以上の比較試料に対して、第１表から明らかなように、
本発明の型、すなわち、ＷＣを主成分とした超硬合金を
母材とし、そのプレス面に２．０重量％−８０重量％の
Ｒｅを含有するＰｄ−Ｒｅ合金あるいは２．０重量％−
８０重量％のＲｅを含有するＰｄ−Ｒｅ合金を主成分と
する薄膜、２．０重量％−７５重量％のＯ３を含有する
Ｐｄ−０３合金あるいは２．０重量％−７５重量％のＯ
ｓを含有するＰｄ−〇ｓ合金を主成分とする薄膜、２．
０重量％−８０重量％のＲｕを含有するＰｄ−Ｒｕ合金
あるいは２．０重量％−８０重量％のＲｕを含有するＰ
ｄ−Ｒｕ合金を主成分とする薄膜、２．０重量％−７５
重量％のＷを含有するＰｄ−Ｗ合金あるいは２．０重量
％−７５重量％のＷを含有するＰｄ−Ｗ合金を主成分と
する薄膜をコーティングして構成される型を用いると、
１０００回プレスした時でも、表面粗さはほとんどプレ
ス前と変化がなく、型寿命が著しく伸び、高精度な光学
ガラス素子を大量にプレス成形することが可能となった
。

また、第１表から明らかなように、Ｐｄ−Ｒｅ合金薄膜
に、ＯｓあるいはＴａの少なくとも一つの元素を各１０
重量％まで添加してやると、１０００回プレス時の表面
粗さは、ＯｓあるいはＴａの含有率の増加に伴って小さ
くなり、さらに型寿命が延びることがわかる。同様に、
Ｐｄ−Ｏｓ合金薄膜に、ＲｅあるいはＴａの少なくとも
一つの元素を各１０重量％まで添加してやっても、１０
００回プレス時の表面粗さは、ＲｅあるいはＴａの含有
率の増加に伴って小さくなり、型寿命が延びることがわ
かる。さらに、Ｐｄ−Ｒｕ合金薄膜あるいはＰｄ−Ｗ合
金薄膜に、Ｒｅ　％　ＯｓあるいはＴａの少なくとも一
つの元素を各１０重量％まで添加してやると、１０００
回プレス時の表面粗さは、Ｒｅ、ＯｓあるいはＴａの含
有率の増加に伴って小さくなり、さらに型寿命が延びる
ことがわかる。このように、本発明の型は前述した高精
度な光学ガラス素子を直接プレス成形するための必要条
件を全て満足したものが得られ、従来のものに比べて、
著しく型寿命が延び、高精度な光学ガラス素子を大量に
プレス成形することが可能となった。

なお、本発明を説明するために、実施例においてプレス
成形用型の母材としＷＣを主成分とする超硬合金を用い
た型を例に挙げたが、Ｔ　Ｉ　Ｎ　％　Ｔｉ　０％　Ｃ
ｒ　３　ＣｚあるいはＡｌ２Ｏ３を主成分とするサーメ
ットを母材とし、そのプレス面に２．０重量％−８０Ｍ
量％のＲｅを含有するＰｄ−Ｒｅ合金あるいは２．０重
量％−８０重量％のＲｅを含有するＰｄ−Ｒｅ合金を主
成分とする薄膜、２．０重量％−７５重量％のＯ３を含
有するＰｄ−Ｏｓ合金あるいは２．０重量％−７５重量
％のＯ３を含有するＰｄ−Ｏｓ合金を主成分とする薄膜
、２．０重量％−８０重量％のＲｕを含有するＰｄ−Ｒ
ｕ合金あるいは２．０重量％−８０重量％のＲｕを含有
するＰｄ−Ｒｕ合金を主成分とする薄膜、２．０重量％
−７５重量％のＷを含有するＰｄ−Ｗ合金あるいは２．
０重量％−７５重量％のＷを含有するＰｄ−Ｗ合金を主
成分とする薄膜をコーティングして構成される型を用い
ても、同様に型寿命が延び、高精度な光学ガラス素子の
量産化が可能となった。

発明の効果 以上のように、本発明の光学ガラス素子のプレス成形用
型を作製するにあたり、母材として超硬合金およびサー
メットを用い、そのプレス面に２．０重量％−８０重量
％のＲｅを含有するＰｄ−Ｒｅ合金あるいは２．０重量
％−８０重量％のＲｅを含有するＰｄ−Ｒｅ合金を主成
分とする薄膜、２．０重量％−７５重量％のＯｓを含有
するＰｄ−Ｏｓ合金あるいは２．０重量％−７５重量％
のＯｓを含有するＰｄ−Ｏｓ合金を主成分とする薄膜、
２．０重量％−８０重貴重のＲｕを含有するＰｄ−Ｒｕ
合金あるいは２．０重量％−８０重量％のＲｕを含有す
るＰｄ−Ｒｕ合金を主成分とする薄膜、２．０重量％−
７５重量％のＷを含有するＰｄ−Ｗ合金あるいは２．０
重量％−７５重量％のＷを含有するＰｄ−Ｗ合金を主成
分とする薄膜をコーティングすることによって、前述し
た型材料としての必要条件を全て満足した光学ガラス素
子のプレス成形用型を提供したものであり、高精度な光
学ガラス素子を安価に、かつ、大量に製造するために、
極めて有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学ガラス素子のプレス成形用型の断
面の概略図、第２図は実施例における光学ガラス素子の
プレス成形用型を組み込んだプレス成形機の概略図であ
る。 １）・・・・・・母材、１２・・・・・・プレス面上に
コーティングしたＰｄ−Ｒｅ系合金、Ｐｄ−Ｏｓ系合金
、Ｐｄ−Ｒｕ系合金あるいはＰｄ−Ｗ系合金スパッタ薄
膜。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名ｎ−ｍ−母
材 １２−　　プしス面上にコーティングしたＰｄ　−Ｒｅ
　ｔＦ、合金、　Ｐｄ−０ｓ糸令会、Ｐｄ−Ｒｕ４合金
あるＬ　ｌ　＋ｊ　Ｐｄ−Ｗ　ｋ。 合金ズパッタ薄康 第１図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐熱性があり、加工性に優れた材料をプレス成形
   用型の母材とし、そのプレス面に２．０重量％−８０重
   量％のレニウム（Ｒｅ）を含有するパラジウム−レニウ
   ム（Ｐｄ−Ｒｅ）合金薄膜、２．０重量％−７５重量％
   のオスミウム（Ｏｓ）を含有するパラジウム−オスミウ
   ム（Ｐｄ−Ｏｓ）合金薄膜、２．０重量％−８０重量％
   のルテニウム（Ｒｕ）を含有するパラジウム−ルテニウ
   ム（Ｐｄ−Ｒｕ）合金薄膜あるいは２．０重量％−７５
   重量％のタングステン（Ｗ）を含有するパラジウム−タ
   ングステン（Ｐｄ−Ｗ）合金薄膜をコーティングして構
   成される型でプレス成形することを特徴とする光学ガラ
   ス素子の製造方法。
2. （２）プレス成形用型の母材としタングステンカーバイ
   ド（ＷＣ）を主成分とする超硬合金、または、チタンナ
   イトライド（ＴｉＮ）、チタンカーバイド（ＴｉＣ）、
   クロムカーバイド（Ｃｒ＿３Ｃ＿２）あるいはアルミナ
   （Ａｌ＿２Ｏ＿３）を主成分とするサーメットを用いた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の光学
   ガラス素子の製造方法。
3. （３）プレス成形用型にコーティングするＰｄ−Ｒｅ薄
   膜中に、Ｏｓあるいはタンタル（Ｔａ）の少なくとも一
   つの元素を各１０重量％以内含有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製造
   方法。
4. （４）プレス成形用型にコーティングするＰｄ−Ｏｓ薄
   膜中に、ＲｅあるいはＴａの少なくとも一つの元素を各
   １０重量％以内含有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製造方法。
5. （５）プレス成形用型にコーティングするＰｄ−Ｒｕ薄
   膜中に、Ｒｅ、ＯｓあるいはＴａの少なくとも一つの元
   素を各１０重量％以内含有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製造方法。
6. （６）プレス成形用型にコーティングするＰｄ−Ｗ薄膜
   中に、Ｒｅ、ＯｓあるいはＴａの少なくとも一つの元素
   を各１０重量％以内含有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製造方法。