【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
（産業上の利用分野）
本発明はレンズやプリズム等の光学ガラス素子
の製造において、プレス成形後の研磨工程を必要
としない高精度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
ンズの製造にあつては、従来の光学レンズの製造
方法である研磨法では、加工および量産化が困難
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しては、例えば特公昭
54−38126号公報に記載されているごとく予め所
望の面品質および面精度に仕上げた非球面形状の
モールド上で、光学ガラスの塊状物を加熱加圧成
形するか、あるいは予め加熱したガラスの塊状物
を加熱加圧成形を行い、それ以後の研磨工程を必
要としないで光学レンズを製造する方法がある。
〔発明が解決しようとする問題点）
処で上記のような光学ガラスレンズの製造方法
にあつては、プレス成形によつて得られた光学ガ
ラスレンズの像形成性能が優れている必要があ
り、特に非球面レンズの場合、非常に高い面精度
であることが要求される。したがつて、光学ガラ
ス素子のプレス成形用型として、高温下で光学ガ
ラスに対する化学作用が最小であること、型のプ
レス面に引つかき傷やすり傷等の損傷を受けにく
いことなどの性質を有している必要がある。
この目的のために種々の材料が検討されている
が、従来の型材料は、光学ガラスとの難反応性、
耐酸化性、高温高強度、表面の平滑性等の必要条
件を十分に満足していない。光学ガラスに対する
難反応性、耐酸化性の優れた型材料として、貴金
属をコーテイングした型が有望視されている。貴
金属それ自身の硬度は高くないため、超硬合金あ
るいはサーメツト等の高硬度の母材上に貴金属を
コーテイングして硬度を高める工夫がなされてい
る。しかしながら、光学ガラス素子のプレス回数
が増えるにしたがつて、型の高精度なプレス面が
非常にわずかではあるが変形して、光学ガラス素
子の光学特性が変化する。光学ガラス素子のプレ
ス成形面の硬度を高めて、高精度なプレス成形面
が変形しないようにして、成形用型の耐久性を向
上させる必要がある。
（問題点を解決するための手段）
本発明は前記問題点を解決するために、プレス
成形面が、貴金属合金中に0.01〜10重量％のIVA
族元素を添加した薄膜で被覆された成形型を用い
て、光学ガラスを高温状態の下に加圧成形するこ
とを要旨とするものである。
（作 用）
本発明者らは、研究の結果、貴金属合金中に
0.01〜10重量％のIVA族元素を添加させることに
より、貴金属合金の結晶粒子および組織が微細化
し、貴金属合金にIVA族元素を添加した薄膜の
硬度が極めて高くなり、プレス成形面の耐久性、
耐摩耗性が向上することを見いだした。前述した
ように、貴金属合金そのものは軟質材料であり、
超硬合金、サーメツト、セラミツクス等の高硬度
の母材上に貴金属合金をコーテイングすることに
より、見かけ上の硬度は上昇する。しかしなが
ら、貴金属合金中に0.01〜10重量％のIVA族元素
を添加した薄膜においては、薄膜の硬度そのもの
も高くなるため、成形用型の耐傷性、耐摩耗性が
著しく向上する。ここで添加するIVA族元素と
して適切なものは、ジルコニウム（Zr）、チタン
（Ti）、およびハウニウム（Hf）である。これら
の元素は、貴金属合金の結晶粒子および組織の微
細化あるいは析出強化をもたらし、プレス成形面
を硬化させる。なお添加するIVA族元素が0.01重
量％よりも少ない場合、前記効果が得られないの
であり、またIVA族元素の添加量が10重量％よ
りも多い場合、結晶粒子および組織が粗大化し、
プレス成形面の鏡面性が低下するのである。
（実施例）
以下本発明方法を図面に基づいて説明する。
実施例 １
直径30mm、長さ50mmの円柱状のWC―lOTiC―
lOTaC―8Co組成の超硬合金の棒を２本準備し、
放電加工によつて第１図に示すごとく周囲に切り
込み部１１ｂをもち、かつ曲率半径46mmの凹面形
状としたプレス面１１ａをもつ上型１１と、曲率
半径が200mmの凹面形状としたプレス面１２ａを
もつ下型１２とからなる一対のプレス成形用の型
状に加工する。
この型１１，１２のプレス面１１ａ，１２ａを
超微細なダイヤモンド砥粒を用いて鏡面研磨した
後、この鏡面上にスパツタ法により2μmの厚み
で、第１表に示す0.01〜10重量％の各種IVA族元
素を含有した貴金属合金の薄膜を形成する。
このようにして作成した型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１５
および１６にセツトし、窒素雰囲気中でPbOが70
重量％、SiO2が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で、半径20mmの球
形状の塊状物１７をプレスし、両面が凸形のレン
ズを作成した。光学ガラスのプレス成形時の型温
度は500℃、プレス圧は40Kg／cm2であり、前記状
態を２分間保持した後、そのまま300℃まで型と
ともに冷却して、成形ガラスを取り出し口１９よ
り取り出した。このようなプレス成形工程を
10000回くり返した後、使用した型を取りはずし
10000回プレス後の型のピツカー硬度（Hv）およ
び表面粗さを測定し、またプレス成形後の光学ガ
ラスレンズの表面状態を観察し、以上の結果を第
１表に示した。
第１表から明らかなように、ジルコニウム、チ
タン、およびハフニウムの添加量が増加するにつ
れてビツカース硬度（Hv）が高くなり、10000回
プレス成形を行つた後においても、型表面の高精
度な表面形状および表面粗さはほとんど変化して
いない。また、プレス成形後の光学ガラスの表面
には微細なキズも発生しておらず、光学特性も非
常に優れていた。
これに対して、IVA族元素の添加量が0.01重量
％よりも少ない場合、型表面が十分に硬化されて
おらず型の表面粗さは約0.1μm前後まで荒れてお
り、得られた光学ガラスレンズの光学特性も低下
していた。IVA族元素の添加量が10重量％より
多い場合、IVA族元素が貴金属合金中に析出し
ており型の表面粗さも約0.4μmまで荒れており、
得られた光学ガラスレンズの光学特性も低下して
いた。
実施例 ２
本実施例１で記載したと同時に、TiC―5NbC
―9Ni組成のサーメツトを用いて、曲率半径が46
mmおよび200mmの型形状に加工した。鏡面研磨後、
スパツタ法により2μmの厚みで第２表に示す0.01
〜10重量％の複数のIVA族元素を含有した貴金
属合金の薄膜を形成した。
このようにして形成した型を実施例１と同様に
第２図に示すプレスマシンにセツトし、光学ガラ
スの成形を行つた。プレス成形はPbOが70重量
％、SiO2が27重量％および残部が微量成分から
なる酸化鉛系光学ガラスを用い、プレス成形時の
型温度は500℃、プレス圧力は40Kg／cm2、保持時
間は２分間とした。プレス成形を10000回くり返
した後、使用した型のビツカース硬度（Hv）及
び表面粗さを測定し、またプレス成形後の光学ガ
ラスレンズの表面状態を観察し、以上の結果を第
２表に示した。
第２表から明らかなように、ジルコニウム
（Zr）、チタン（Ti）、およびハフニウム（Hf）の
中から２種類あるいは３種類の元素を添加する
と、貴金属合金だけの場合よりも、プレス成形用
型のプレス成形面のビツカース硬度（Hv）が高
くなり、10000回プレス成形を行つた後において
も型表面の高精度な表面形状および表面粗さはほ
とんど変化していない。またプレス成形によつて
得られた光学ガラス素子の表面に微細なキズも発
生しておらず、高い表面形状を有しており光学特
性は非常に優れていた。本願特許請求の範囲より
IVA族元素を添加した場合、実施例１と同様に
プレス成形面の表面粗さが0.4μm前後まで悪くな
つていた。
なお本実施例では、TiC―5NbC―9Ni組成の
サーメツトを用いたが、その他の材料として、
TiN基サーメツト、Cr3C2基サーメツト、Al2O3
基サーメツト、ジルコニアあるいはアルミナ等の
セラミツクスでもよいことは言うまでもない。ま
た成形面４及び５の形状は、本実施例の形状に限
定されるものではなく、プリズム、フイルタ等の
形状でもよいことは言うまでもない。
(Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for molding high-precision optical glass elements that does not require a polishing step after press molding in the production of optical glass elements such as lenses and prisms. (Prior Art) In recent years, optical glass lenses have been trending toward aspheric surfaces that can simultaneously simplify the lens structure of optical equipment and reduce the weight of the lens portion. When manufacturing this aspherical lens, processing and mass production are difficult using the polishing method, which is a conventional optical lens manufacturing method, and direct press molding is considered to be promising. As this direct press molding method, for example,
As described in Publication No. 54-38126, a lump of optical glass is heated and pressure molded on a mold with an aspherical shape that has been finished with the desired surface quality and surface precision, or a lump of glass that has been heated in advance is molded. There is a method of manufacturing an optical lens by subjecting an object to heat and pressure molding without requiring a subsequent polishing step. [Problems to be Solved by the Invention] In the method for manufacturing an optical glass lens as described above, it is necessary that the optical glass lens obtained by press molding has excellent image forming performance. Especially in the case of an aspherical lens, extremely high surface precision is required. Therefore, as molds for press-molding optical glass elements, we need properties such as minimal chemical action on optical glass at high temperatures and resistance to damage such as scratches and abrasions caused by sticking to the pressing surface of the mold. Must have. Various materials are being considered for this purpose, but conventional mold materials have poor reactivity with optical glass,
Does not fully satisfy requirements such as oxidation resistance, high strength at high temperatures, and surface smoothness. Molds coated with noble metals are considered promising as mold materials with excellent reactivity and oxidation resistance for optical glass. Since the hardness of noble metals itself is not high, efforts have been made to increase the hardness by coating noble metals on high hardness base materials such as cemented carbide or cermets. However, as the number of times the optical glass element is pressed increases, the highly precise pressing surface of the mold deforms, albeit very slightly, and the optical properties of the optical glass element change. It is necessary to increase the hardness of the press-molded surface of an optical glass element to prevent the highly accurate press-molded surface from deforming, and to improve the durability of the mold. (Means for Solving the Problems) In order to solve the above-mentioned problems, the present invention aims to solve the above problems by forming a press-forming surface in a noble metal alloy containing 0.01 to 10% by weight of IVA.
The gist of this method is to press-form optical glass under high temperature conditions using a mold coated with a thin film containing group elements. (Function) As a result of research, the present inventors found that noble metal alloys contain
By adding 0.01 to 10% by weight of IVA group elements, the crystal grains and structure of the noble metal alloy become finer, and the hardness of the thin film made by adding IVA group elements to the noble metal alloy becomes extremely high, improving the durability of the press forming surface.
It was found that wear resistance was improved. As mentioned above, the precious metal alloy itself is a soft material,
By coating a noble metal alloy on a highly hard base material such as cemented carbide, cermet, or ceramics, the apparent hardness increases. However, in a thin film in which 0.01 to 10% by weight of Group IVA elements are added to a noble metal alloy, the hardness of the thin film itself becomes high, so the scratch resistance and wear resistance of the molding die are significantly improved. Suitable IVA group elements to be added here are zirconium (Zr), titanium (Ti), and haunium (Hf). These elements bring about refinement or precipitation strengthening of the crystal grains and structure of the noble metal alloy, and harden the press forming surface. Note that if the added amount of the IVA group element is less than 0.01% by weight, the above effect cannot be obtained, and if the added amount of the IVA group element is more than 10% by weight, the crystal grains and structure become coarse,
The specularity of the press-molded surface is reduced. (Example) The method of the present invention will be explained below based on the drawings. Example 1 Cylindrical WC with a diameter of 30 mm and a length of 50 mm - lOTiC -
Prepare two cemented carbide rods with lOTaC-8Co composition,
As shown in FIG. 1, an upper mold 11 has a press surface 11a formed into a concave shape with a radius of curvature of 46 mm and a cut portion 11b around the periphery as shown in FIG. It is processed into a pair of press molding molds consisting of a lower mold 12 having a shape. After polishing the pressed surfaces 11a and 12a of the molds 11 and 12 to a mirror surface using ultrafine diamond abrasive grains, a sputtering method was applied to the mirror surfaces to a thickness of 2 μm, and 0.01 to 10% by weight of various types shown in Table 1 were applied to the mirror surface. A thin film of a noble metal alloy containing Group IVA elements is formed. The molds 11 and 12 thus created are used in a piston cylinder 15 of a press machine shown in FIG.
and 16, PbO was set to 70 in a nitrogen atmosphere.
A spherical block 17 with a radius of 20 mm was pressed using a lead oxide optical glass containing 27% by weight of SiO 2 and the remainder being trace components to produce a lens with convex surfaces on both sides. The mold temperature during press molding of optical glass was 500°C, and the press pressure was 40 kg/cm 2 . After maintaining the above conditions for 2 minutes, the mold was cooled to 300°C together with the mold, and the molded glass was taken out from the takeout port 19. Ta. This kind of press forming process
After repeating 10,000 times, remove the used mold.
The Picker hardness (Hv) and surface roughness of the mold after 10,000 presses were measured, and the surface condition of the optical glass lens after press molding was observed. The above results are shown in Table 1. As is clear from Table 1, as the amount of zirconium, titanium, and hafnium added increases, the Vickers hardness (Hv) increases, and even after 10,000 press moldings, the mold surface has a highly accurate surface shape. and the surface roughness remained almost unchanged. In addition, there were no minute scratches on the surface of the optical glass after press molding, and the optical properties were also very good. On the other hand, when the amount of Group IVA elements added is less than 0.01% by weight, the mold surface is not sufficiently hardened and the surface roughness of the mold is roughened to around 0.1 μm, and the resulting optical glass The optical properties of the lens were also degraded. If the amount of IVA group elements added is more than 10% by weight, the IVA group elements will precipitate into the noble metal alloy, and the surface roughness of the mold will become rough to about 0.4 μm.
The optical properties of the obtained optical glass lens were also deteriorated. Example 2 At the same time as described in Example 1, TiC-5NbC
-Using 9Ni composition cermet, the radius of curvature is 46
It was processed into mold shapes of mm and 200 mm. After mirror polishing,
0.01 as shown in Table 2 with a thickness of 2 μm by sputtering method.
A thin film of a noble metal alloy containing ~10% by weight of multiple Group IVA elements was formed. The mold thus formed was set in the press machine shown in FIG. 2 in the same manner as in Example 1, and optical glass was molded. For press molding, a lead oxide optical glass consisting of 70% by weight of PbO, 27% by weight of SiO 2 and the balance being trace components was used, the mold temperature during press molding was 500℃, the press pressure was 40Kg/cm 2 , and the holding time was was set to 2 minutes. After repeating press molding 10,000 times, the Vickers hardness (Hv) and surface roughness of the mold used were measured, and the surface condition of the optical glass lens after press molding was observed. The above results are shown in Table 2. Ta. As is clear from Table 2, when two or three elements from among zirconium (Zr), titanium (Ti), and hafnium (Hf) are added, the press forming mold The Vickers hardness (Hv) of the press molding surface of the mold increases, and the highly accurate surface shape and surface roughness of the mold surface remain almost unchanged even after 10,000 press moldings. Further, the optical glass element obtained by press molding had no minute scratches on its surface, had a high surface shape, and had very excellent optical properties. From the scope of the patent claims
When the IVA group element was added, as in Example 1, the surface roughness of the press-molded surface deteriorated to around 0.4 μm. In this example, a cermet with a TiC-5NbC-9Ni composition was used, but other materials such as
TiN-based cermet, Cr 3 C 2 -based cermet, Al 2 O 3
Needless to say, base cermet, ceramics such as zirconia or alumina may be used. Further, the shape of the molding surfaces 4 and 5 is not limited to the shape of this embodiment, and it goes without saying that the shape of a prism, a filter, etc. may be used.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】
【表】
（発明の効果）
以上説明から明らかなように、本発明の光学ガ
ラス素子の成形方法は、光学ガラス素子のプレス
成形面が、貴金属合金中に0.01〜10重量％のIVA
族元素を添加した薄膜で被覆された成形用型を用
いて、光学ガラスを加熱加圧して精密成形するこ
とを特徴とするものであり、0.01〜10重量％のジ
ルコニウム（Zr）、チタン（Ti）、ハフニウ（Hf）
の中から選ばれた少なくとも一つの元素を添加す
ることにより、貴金属合金薄膜が硬化して耐摩耗
性が向上する。その結果、10000回プレス成形し
た後においても、型のプレス成形面の形状精度お
よび表面粗さはほとんど変化しておらず、得られ
た光学ガラス素子の光学特性も非常に優れてい
た。
したがつて、本発明の光学ガラス素子の成形方
法によつて、非常に高精度な光学ガラス素子を容
易に製造でき、その工業的価値は極めて大なるも
のがある。[Table] (Effects of the Invention) As is clear from the above description, the method for forming an optical glass element of the present invention is such that the press-molded surface of the optical glass element contains 0.01 to 10% by weight of IVA in the noble metal alloy.
It is characterized by precision molding of optical glass by heating and pressurizing it using a mold coated with a thin film containing group elements. ), Hafniu (Hf)
By adding at least one element selected from among these, the noble metal alloy thin film is hardened and wear resistance is improved. As a result, even after press molding was performed 10,000 times, the shape accuracy and surface roughness of the press molding surface of the mold hardly changed, and the optical properties of the obtained optical glass element were also very excellent. Therefore, by the method for molding an optical glass element of the present invention, an optical glass element with very high precision can be easily manufactured, and its industrial value is extremely large.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
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であり、第２図は同実施例で
用いたプレスマシンを表す図である。
１１…上型、１２…下型、１１ａ…上型のプレ
ス面、１２ａ…下型のプレス面。
FIG. 1 shows a press-molding mold for an optical glass element in an example of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a press machine used in the example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Upper die, 12... Lower die, 11a... Press surface of upper die, 12a... Press surface of lower die.
【特許請求の範囲】[Claims]
１ (a) ガラスの融点を下げる１種または２種以
上の相分離性物質を有する熱処理性で浸出性の
ガラス組成物の別個なガラス形状物から形成さ
れ、
(b) 該別個のガラス形状物の表面の実質的部分に
炭素質部質を付着させるべく、１種または２種
以上の炭素質物質を有する流体化学処理物で処
理され、
(c) 少なくともいくらかの相分離物質を相分離さ
せるために熱処理され、その際いくらかの炭素
質物質が炭化されてもよく、
(d) 多孔性ガラス形状物を形成するためにガラス
形状物から浸出された相分離された物質を有
し、その際、いくらかの炭素質物質が該形状物
から放出されてもよく、および
(e) 多孔性ガラス形状物中および形状物上に残つ
ている炭素質物質が除去
されてなる有効な細孔を有する多孔性ガラス形状
物。
２ 前記相分離性物質が酸化ホウ素、アルカリ金
属酸化物およびアルカリ金属ホウ酸塩を含む特許
請求の範囲第１項記載の多孔性ガラス形状物。
３ 前記熱処理が約10分間から約64時間のあいだ
約400〜600℃の温度で行なわれてなる特許請求の
1 (a) formed from discrete glass shapes of a heat treatable, leachable glass composition having one or more phase-separable substances that lower the melting point of the glass, and (b) said discrete glass shapes (c) to cause at least some of the phase-separated material to phase separate; (d) having phase-separated material leached from the glass shape to form a porous glass shape, wherein some of the carbonaceous material may be carbonized; some carbonaceous material may be released from the shape, and (e) the porous glass shape has an effective pore structure from which carbonaceous material remaining in and on the porous glass shape has been removed. glass shapes. 2. The porous glass shape according to claim 1, wherein the phase-separable substance contains boron oxide, an alkali metal oxide, and an alkali metal borate. 3 The heat treatment is performed at a temperature of about 400 to 600°C for about 10 minutes to about 64 hours.