JPS62197326A - プレスレンズの製造方法 - 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、加圧成形後に精密研磨加工を要しないプレス
レンズの製造方法に関する。このプレスレンズは、精密
加工された型の表面がレンズ表面に転写されることから
、球面レンズはもとより、非球面レンズの製造可能であ
り、広範囲のレンズに利用することかできる。

（従来の技術） 従来のプレスレンズの製造方法としては、各種提案され
ているが、いずれも型の表面の酸化を防止するために、
非酸化性雰囲中で行われている。

例えば、米国特許第４，１３９，６７７号では、非酸化
性雰囲中で、ＳｉＣ又はＳｉ３Ｎ４の表面層を有する型
にガラスを置いて、このガラスを軟化状態にするまで型
と共に加熱して、この型で軟化状態のガラスを成形加工
する方法を提案している。ここで、非酸化性雰囲気とし
ては、中性ガス雰囲気又は還元性ガス雰囲気が挙げられ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、中性ガスとしてのその代表例である窒素
ガスを使用した場合、この窒素ガス中に数ｐｐｍ程度の
わずかな量の酸素が存在しており、このような微量の酸
素によっても型表面上に酸化膜が形成されで、加圧成形
時において軟化状態のガラスが型表面に融着しやすい問
題点があった。

一方、還元性雰囲気中で加圧成形をする場合、被成形物
としてＰｂＯを多用に含有するフリント（Ｆ）系や重フ
リン１〜（ＳＦ）系の光学ガラスを使用すると、ＰｂＯ
が還元されて、還元粒子が析出してしまうという問題が
あった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のプレスレンズの製造方法は、上記問題点を解決
するためになされたものであり、レンズの仕Ｅり形状の
基礎をなす形状を有し、かつ転移温度が酸化ケイ累と対
比して低いガラスの表面に酸化ケイ素膜を被覆したもの
を被成形物とし、この被成形物を型内に置いて、ガラス
を軟化状態にする温度であって、最高温度９００℃まで
の範囲内の温度になるように前述した被成形物を型を加
熱した状態で、この型で被成形物を加圧成形することを
特徴とする。

ここで、「レンズの仕上り形状の基礎をなす形状」とは
、加圧成形前のガラスの予備成形であって、この予備成
形の形状が、加圧成形後にレンズの仕上り形状にするこ
とのできる基礎的な形状であり、例えば、仕ｊ−り形状
が凸又は凹のレンズである場合、容積がほぼ等しい円板
状、円柱状、球面状又は球形状であり、好ましくは仕ロ
リ形状とほぼ近似した形状である。

酸化ケイ素の転移温度は１１００℃付近であることから
、本発明の［ガラス、１は通常の光学ガラスが対象とな
る。

次に、「酸化ケイ素膜」の厚さの実用範囲は、５０〜２
０００人く好ましくは１００〜１０００人）であり、５
０人未満であると、この酸化ケイ素膜形成の効果が得ら
れないし、２０００人を越えると、加圧成形時において
クラック等の欠陥が発生しやすく、透過率や屈折率など
の光学的品質を低下させる原因になる。この酸化ケイ素
膜の成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法
、又はイオンプレーディング法等が挙げられる。

次に、「型」は被成形物と対向する表面層が重要であり
、気孔等の欠陥がなく、緻密で鏡面状に加工することが
でき、加熱に対して硬度及び強度を有する等の型として
の一般的要件を具備しているものであれば、本発明では
型の母材と表面層の材料において特に限定する必要がな
く、例えば、炭化ケイ素、炭化ケイ素と炭素の混合物、
窒化ケイ素、モリブデン、チタンやジル」ンを含むモイ
リブデン合金、４００系列のステンレス鋼、無電解ニッ
ケル、ベリリウム−ニッケル合金、炭化タングステン、
窒化チタン、炭化チタン、ボウ化チタン、白金属（白金
、Ｏジウム、金等）、及び５ｉＯ２−Ａｌ１０３−ｃａ
ｏ−Ｍ（ＪＯ−ＺｎＯ−ｐｂｏ系ガラス（転移温度７３
０℃、熱膨張係数４３Ｘ　１０−７／’Ｃ）のような転
移温度が上記「ガラス」のそれよりも高い多成分系ガラ
ス等の広範囲の材料が使用可能である。

次に、［温度に・・・加熱した状態」は、加圧成形時に
おける要件であり、加圧成形前においては被成形物と型
とをそれぞれ独立して加熱しておいてもよい。また、被
成形物と型の両温度は、同−ｒ−もよいし、異なってい
てもよい。

次に、「加圧成形」の圧力は、型の表面形状が被成形物
に転写するのに充分な圧力であればよい。

本発明における雰囲気については、必ずしも非酸化性に
することを要しないことから、大気中であってもよい。

〔作用〕

被成形物のガラスとその表面層の酸化ケイ素膜とは、上
述の温度に加熱した状態において、軟化状態のガラス成
分中のアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン等
が拡散して、酸化ケイ素膜となじんで、ガラスと酸化ケ
イ膜との付着力を増加する。しかし、上記酸化ケイ素膜
は、ガラスとなじんでいるものの、未軟化状態であるこ
とから、型表面が酸化されていたとしても、加圧成形時
の型表面との融るを防止する。

さらに、上記酸化ケイ素膜は、ガラス表面に被覆されて
いることから、ガラスがＰｂＯを多聞に含有したフリン
ト系や重フリン１〜系の光学ガラスであっても、ＰｂＯ
の還元を防止する。

〔実施例〕

次に、本発明の理解を容易にするため、本発明の実施例
を詳述する。

［実施例１］ ガラスとしてＰｂＯを含有するＳＦ６　（原料組成（重
信％）　：　Ｓ　ｉ　０２　：　２Ｇ、９．　Ｐ　ｂｏ
　；　７１．３゜Ｋ２０　：　　１．０．　Ｎａ２Ｏ：
　　０．５．　ＡＳ２０３　：０．３）を使用する。Ｓ
Ｆ６の転移温度（ガラスの粘度が１０１３ポアズになる
ときの温度）は４３５℃である。

次に、上記ＳＦ６を素材にして第１図に示ずように円板
状ガラス１（直径：　　９．７＃ＩＩＩ＋、厚ざ；２．
５順）に予備成形して、この円板状ガラス１の上下面に
真空蒸着法（蒸着源：水晶の粉末）により酸化ケイ素１
ｇ１２　Ｕｌさ＝２００人）を形成して、これを加圧成
形の対象である被成形物３とする。

本実施例では使用する加圧成型機は第２図に示すように
、凸球面状に精密鏡面加工された型表面を有する上型４
（材料：炭化タングステン）と下へ”！５（材料：炭化
タングステン）、内周面が精密鏡面加工された案内型６
（材料：炭化タングステン）とを具備し、上型４が上下
移動して、その外周面が案内型６の円周面とｍ動し、下
型５の外周面が案内型６の内周面と密着固定され、上記
型４゜５．６は支持台（材料ニステンレス鋼）により支
持されている。押し棒７（材料ニステンレス鋼）は上型
４の上面まで降下して荷重を加える。そして、以上の型
構造体はシリカチューブ９内に収容され、このシリカチ
ューブ９の外周に誘導加熱コイル１０を配設し、下型５
内に埋設した熱電材１１により温度測定して、誘導加熱
コイル１０の温度制御を行う。

次に、前述した被成形物３を上・下型４．５内に置き、
２％１−１２＋９８％Ｎ２の雰囲気にして、誘導加熱コ
イル１０により型４，５．６と共に被成形物３を４９５
℃（ガラス１の粘度が１０９ポアズに相当する温度であ
って、ガラス１を軟化状態にし、酸化ケイ素膜２を未軟
化状態にする。）に加熱した状態で、押し棒７を降下し
て上型４に荷重を加えて加圧成形する（圧力；　　２０
ＯＮｇ／　ｃｔｉ　、加圧時間；３０秒）。

次に、押し棒７の圧力を除去して型４，５．６内に被成
形物３を包囲したまま、ガラス１の転移温度（４３５℃
）まで徐冷し、しかる後、急冷して、被成形物３が仕上
げ形状に成形されたレンズとなって取り出される。この
レンズは、直径１０ＩＩ！Ｒの両凹球面レンズであって
、型とのＷｉ着が起きず、上・下型４．５の表面の凸球
面形状と対応した凹球面形状がそのまま転写されて、高
面精度を得ており、また、酸化ケイ素膜２の介在により
ＰｂＯの還元も起こらず、透過率や屈折率などの光学的
品質を良好に維持していることが認められた。

［実施例２］ ガラスとしてアルカリ硼珪１ｍガラスであるＢＫ７の（
電料組成（千ｍ％　）　：　Ｓ　ｉ　０２　：　６８．
９゜８２０３：１０．１．　Ｎａ２Ｏ：　　８．８．　
Ｋ２０　；　　８．４゜ＢａＯ：　　２．８．　ＡＳ２
０３　：　　１．０）を使用する。

このＢＫ７の転移温度（ガラスの粘度が１０１３ポアズ
になるときの温度）は５５５℃である。

次に、上記ＢＫ７を素材にして第３図に示すように球状
ガラス１２（直径：６．３ａｏｌＩ）に予備成形して、
この球状ガラス１２の全表面に実施例１と同様に酸化ケ
イ素膜１３（厚さ＝４００人）を形成して、これを被成
形物１４とする。

本実施例で使用する加圧成形機は実施例１のものと基本
的には同一であるが、本実施例では、球面状の被成形物
１４から両凸球面レンズを製作することから、上型４′
と下型５′のそれぞれの型表面が凹球面状に精密鏡面加
工されている点だで相違している。

次に、上記被成形物１４を上・下型４′、５−内に置き
、大気中で、誘導加熱コイル１０にＪ：り上・下型４＝
、５′と共に被成形物１４を６７０℃（ガラス１２の粘
度が１０８．７ボアズに相当する温度であって、ガラス
１２を軟化状態にし、酸化ケイ素膜１３を未軟化状態に
する。）に加熱した状態で、押し棒７を降下して、上型
４′に荷重を加えて加圧成形する（圧力；　５０に’ｌ
　／　ｃｉ　、加圧時間：６０秒）。

次に、押し棒７の圧力を除去して、型４′。

５′、６内に被成形物１４を包ａｎ　Ｌ、、たまま、ガ
ラス１２の転移温度（５５５℃）まで徐冷した後、急冷
して、被成形物１４が仕上り形状に成形された両凸球面
レンズ（直径：　　８．０ａｍ、中心肉厚；　　２．７
ｍ＋＋）のレンズとなって取り出される。このレンズは
、型４”、５−．６との融着が起らず、上・下型４′。

５′の表面の凹球面形状と対応した凸球面形状がそのま
ま転写されて高面精度を得ており、光学的品質も良好で
あった。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、ガラス表面に酸化ケイ素
が被覆されていることから、加圧成形時の型との融着を
防止し、使用ガラスがＰｂＯを含有したものであっても
、ＰｂＯの還元を防止することができる。また、雰囲気
について中性ガスや還元性ガスの他に、大気中でも加圧
成形することができ、型材料として高価な材料の使用を
必要とせず、広範囲な型材料から適宜選定することがで
きる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例１による被成形物を示す断面図
、第２図は本発明の実施例１による加圧成形機を示寸断
面図、第３図は本発明の実施例２による被成形物を示す
断面図、及び第４図は本発明の実施例２による加圧成形
機を示す断面図である。 １．１２・・・ガラス、２．１３・・・酸化ケイ素膜、
３゜１４・・・被成形物、４．４′・・・上型、５．５
′・・・下型、６・・・案内型

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レンズの仕上り形状の基礎をなす形状を有し、か
   つ転移温度が酸化ケイ素と対比して低いガラスの表面に
   酸化ケイ素膜を被覆した被成形物を型内に置いて、前記
   ガラスを軟化状態にする温度であって、最高温度９００
   ℃までの範囲内の温度に前記被成形物と前記型を加熱し
   た状態で、前記型で前記被成形物を加圧成形することを
   特徴とするプレスレンズの製造方法。
2. （２）酸化ケイ素膜の厚さが５０〜２０００Åであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプレスレン
   ズの製造方法。