專利名稱：光學(xué)元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以低成本制造具有光學(xué)領(lǐng)域中需求高的光學(xué)常 數(shù)的光學(xué)元件的方法。
背景技術(shù)：
近年來，在數(shù)碼相機、投影儀等光學(xué)機器的領(lǐng)域中，要求 小型化、輕量化，伴隨于此，光學(xué)元件的小型化、降低使用鏡 片的個數(shù)成為問題。通常，組成光學(xué)系的鏡片一般有球面鏡片和非球面鏡片。 大多數(shù)球面鏡片通過對玻璃材料冷加工(研削、研磨等)、或者 對再熱壓制成形而得到的玻璃成形品進行冷加工來制造。另一 方面，非球面鏡片通過如下方法制造成為主流，即，用具有高 精度的成形面的模具對加熱軟化的球形、橢圓球或扁平狀預(yù)成 型坯壓制成形，并將模具的高精度的成形面的形狀轉(zhuǎn)印到預(yù)成 型坯材的方法、即通過精密壓制成形來制造。在通過精密壓制成形得到非球面鏡片這樣的玻璃成形品 時，為了將模具的高精度的成形面轉(zhuǎn)印到玻璃預(yù)成型坯，在高 溫環(huán)境下對加熱軟化的預(yù)成型坯加壓是必要的。因此，此時所 使用的模具也暴露于高溫，此外，對模具施加高的加壓壓力。 作為其結(jié)果，在使預(yù)成型坯加熱軟化并加壓時，設(shè)于模具的成形面的脫模膜損傷等，大多不能維持模具的高精度的成形面， 此外，模具自身也容易損傷。如果這樣的話，不得不替換模具， 其結(jié)果，模具的替換次數(shù)增加，難以實現(xiàn)低成本、大量生產(chǎn)。 于是，從抑制上述損傷、長久維持模具的高精度的成形面、且 可在低的加壓壓力下進行精密壓制成形的觀點出發(fā)，精密壓制成形所使用的預(yù)成型坯的原材料的玻璃，期待具有盡可能低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。通常，從具有高的耐熱性和高強度出發(fā)，光學(xué)玻璃材料的 精密壓制成形所使用的模具以碳化鎢等超硬材料、金屬陶瓷、 碳化硅、結(jié)晶化玻璃的材料制作。此外，為了防止在其成形面，模具與玻璃熔接，提高脫模 性、延長模具的壽命，設(shè)有表面膜(脫模膜)。作為表面膜有各 種共知的膜，公知鉑、銥、錸、鈀、鋨等貴金屬膜，類金剛石 碳膜(DLC)、四配位非晶碳(TAC)等碳膜，氮化鉻、氮化鈦 等氮化物膜。進而，為了防止模具膜氧化導(dǎo)致的劣化，也大多在非氧化 性氣氛中進行精密壓制成形。這樣，通常為了對光學(xué)玻璃精密加壓而大多要求特殊的部 件和條件，這樣的話，有成本變高的問題。特別是，作為光學(xué)玻璃的精密壓制成形用模具材料而 一 直 以來使用的碳化鴒等超硬合金制成型模具，材料的硬度極大， 因此切削加工困難，有必要通過金剛石磨石研磨以形成表面形 狀。但是，有時就連金剛石磨石自身也摩耗，高精度加工、例 如形成非球面形狀變得困難，對于滿足光學(xué)元件所要求的精度， 要求非常長的時間和精力。作為不使用前述耗精力的研磨加工、容易切削加工、可比 較筒單地進行高精度的模具加工的材料，公知鋼鐵、特別是不 銹鋼等金屬材料。該模具主要作為塑料鏡片的注射成形的模具 材料使用，被認(rèn)為是比較廉價的材料。但是，不銹鋼等在玻璃 壓制成形所必需的溫度、例如400。C以上的高溫下容易變形，且 將不銹鋼模具在400。C以上的高溫下反復(fù)使用時，模具表面變粗 糙且脆化，因此，作為精密壓制成形用的模具是不合適的。此外，不銹鋼的模具的硬度對于玻璃壓制成形來說不充分，在高 溫下對5皮璃加壓時會變形。這樣，使用塑料鏡片成形中使用的這樣的廉價的部件進行 光學(xué)玻璃的精密壓制成形，在設(shè)備方面、材料方面是不現(xiàn)實的， 未^皮全部實用化。然而，在光學(xué)玻璃的市場中， 一直以來，折射率(nd)為 1.50 ~ 1.75、阿貝數(shù)(vd )為50 ~ 70左右的高折射率低分散玻 璃的需求非常高。而且，該領(lǐng)域的玻璃作為非球面鏡片被利用 的情況非常多，用于降低制作該鏡片時的成本的各種研究進行 起來。專利文獻l中記載了如下內(nèi)容將折射率為1.52 ~ 1.7、阿 貝數(shù)為42~70、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為370。C以下、不含鉛 和氟的磷酸鹽光學(xué)玻璃用不銹鋼制的成型模具加壓的工序。專利文獻l:日本特開2004 - 217513號7>報發(fā)明內(nèi)容發(fā)明要解決的問題但是，專利文獻l中記載的工序中，由于用不銹鋼的模具對 玻璃壓制成形，因而，在不銹鋼的硬度下耐受不了加壓時的負(fù) 荷，數(shù)次沖擊則模具成形面變形。因此，實用化上需要大的改善。解決問題的方法本發(fā)明人解決了現(xiàn)有技術(shù)的問題，這次發(fā)現(xiàn)如下制造方法 通過使用在現(xiàn)有的塑料成形中使用的這樣的廉價的部件，可對 作為光學(xué)元件極其需要的高的折射率(nd)為1.5 ~ 1.75、阿貝 數(shù)(vd)為50~ 70的玻璃進行精密壓制成形，從而大幅降低光 學(xué)元件的制造成本。即，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)如下方法通過將光學(xué)玻璃預(yù)成型坯與 適于該預(yù)成型坯加壓的模具材料和模具膜組合以精密壓制成 形，從而可以極低的成本批量生產(chǎn)，其中，光學(xué)玻璃預(yù)成型坯 是按照具有可用不銹鋼等加壓的低的熱特性(玻璃化轉(zhuǎn)變點、 屈服點等)和所需的大的光學(xué)常數(shù)來調(diào)整組成。本發(fā)明的第l方案為光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，使 用形成有硬度400 (HV)以上、厚度ljim以上的表面膜的鋼鐵 (包括不銹鋼)和/或銅合金制的成型模具，對玻璃預(yù)成型坯精 密壓制成形。本發(fā)明的第2方案為根據(jù)前述組成1的制造方法，前述表面 膜的組成為選自Ni、 Cr、 Co所組成的組中的l種以上；以及P、 B的任意一者或兩者。本發(fā)明的第3方案為根據(jù)前述組成2的制造方法，其特征在 于，前述表面膜中，Ni、 Cr和Co的總量(質(zhì)量％)與P和B的總 量(質(zhì)量％)之比為85:15 ~ 98:2的范圍。本發(fā)明的第4方案為根據(jù)前述組成1 ~ 3的制造方法，其特征 在于，在400。C以下成形。本發(fā)明的第5方案為根據(jù)前述組成1 ~ 4的制造方法，其特征 在于，前述玻璃預(yù)成型坯由光學(xué)玻璃組成，該光學(xué)玻璃的折射 率(nd)為1.50 ~ 1.75、阿貝數(shù)(vd )為50 ~ 70、玻璃化轉(zhuǎn)變 點(Tg)為350。C以下，以氧化物為基準(zhǔn)，必須含有P20s、 ZnO、 BaO和Sb203成分。本發(fā)明的第6方案為根據(jù)前述組成5的制造方法，其特征在 于，前述玻璃預(yù)成型坯由光學(xué)玻璃組成，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％ 計，該光學(xué)玻璃的Nb20s、 W03和Bi203成分的總含量不足3%。本發(fā)明的第7方案為根據(jù)前述組成5和6的制造方法，其特征 在于，前述玻璃預(yù)成型坯由光學(xué)玻璃組成，以氧化物為基準(zhǔn)，該光學(xué)玻璃含有3種以上堿金屬氧化物，ZnO成分的含量相對于 RO成分(R為選自Ba、 Ca、 Mg、 Sr和Zn所組成的組中的l種以 上)的總含量的比例為0.2以上。本發(fā)明的第8方案為根據(jù)前述組成5 ~ 7的制造方法，其特征 在于，前述玻璃預(yù)成型坯由含有如下成分作為必須成分的光學(xué) 玻璃組成以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計，P205 40 ~55%BaO 20 ~ 40%ZnO 5 ~ 20%和Sb203 0.1 ~ 10%。本發(fā)明的第9方案為根據(jù)前述組成5 ~ 8的制造方法，其特征 在于，前述玻璃預(yù)成型坯由光學(xué)玻璃組成，該光學(xué)玻璃進一步 含有如下范圍的各個成分以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計，1 ~ 5% 1 ~ 10%和 1 ~ 10%、0 ~ 2%和/或 0 ~ 3%和/或 0 ~ 3%和/或 0 ~ 3%和/或 0 ~ 1.5%和/或 0 ~ 1.3%和/或 0 ~ 5%和/或 0 ~ 10%和/或 0 ~ 5%和/或 0 ~ 5%和/或Li20Na20K20以及Si02B203A1203Y203La203Gd20〗Ti02Ta205MgOCaOSrO 0~5%和/或 Zr02 0 ~3%。本發(fā)明的第10方案為根據(jù)前述組成5 ~ 9的制造方法，其特 征在于，前述玻璃預(yù)成型坯由光學(xué)玻璃組成，該光學(xué)玻璃以氧 化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計，Si02、 8203和八1203成分的總含量為1%以下。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的制造方法，由于可使用可用于塑料成形的部 件，因而可廉價批量生產(chǎn)需要非常大的高折射率低分散范圍的 光學(xué)元件。
具體實施方式
以下，對本發(fā)明的制造方法進行說明。(成型模具)本發(fā)明的制造方法中使用的成型模具，只要是在進行精密 壓制成形時適用的成形溫度下不變形的模具，則沒有特別限定， 后述的作為被成形體的玻璃預(yù)成型坯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg) 為350。C以下，鑒于欲極力降低制造成本的本發(fā)明的主旨，優(yōu)選 使用可用于塑料鏡片等的成形的廉價的模具。本發(fā)明的制造方法中使用的模具材料，優(yōu)選不需要以金剛 石磨石研磨等成為高成本的原因的方法而能夠以廉價的研削加 工以高精度地形成表面形狀的方法。具體地說，優(yōu)選使用以鋼 鐵(包括不銹鋼)和/或銅合金為主要成分的模具材料，更優(yōu)選 使用鋼鐵(包括不銹鋼)，最優(yōu)選為將不銹鋼作為模具材料使用。這里，作為鋼鐵被使用的物質(zhì)例如包括鋼、鑄件、特種鋼， 特別是作為不銹鋼有馬氏體系不銹鋼、鐵氧體系不銹鋼、奧氏 體系不銹鋼、沉淀硬化系不銹鋼。此外作為銅合金使用的物質(zhì)可使用以銅為主要成分的公知的合金。本發(fā)明的成型模具中，為了從對玻璃精密壓制成形時的壓 力產(chǎn)生的負(fù)荷以及熱產(chǎn)生的負(fù)荷中保護模具材料、延長成型模 具的壽命、并提高脫模性，優(yōu)選形成有具有規(guī)定硬度和耐熱溫 度的表面膜。這里，為了對本發(fā)明所使用的玻璃預(yù)成型坯精密壓制成形，將具有優(yōu)選為400HV以上、更優(yōu)選為500HV以上、耐熱性，使用在優(yōu)選為40(TC、更優(yōu)選為42(TC、最優(yōu)選為45(TC 下不變形、不變質(zhì)的材料。本發(fā)明中的維氏硬度是通過使試樣荷重為9.807mN、其他 條件以JIS Z 2244為基準(zhǔn)測定的值。前述表面膜的厚度只要可從精密加壓時的各種負(fù)荷中保護 母材、且不與預(yù)成型坯熔接，則沒有特別限制。但是，優(yōu)選為 具有如下程度的厚度的膜，即，在進行多次的加壓使成形膜表 面劣化時，可通過再次研削加工簡易地形成新的成形面的程度 的厚度。通過實現(xiàn)如此的簡易的膜再生，省去了復(fù)雜的工序， 可對全部制造工序的低成本化有貢獻。從這樣的觀點出發(fā)，前 述表面膜具有l(wèi)pm以上、更優(yōu)選為5(im以上、最優(yōu)選為10^im以 上的厚度。為了形成具有前述這樣的硬度、耐熱性、厚度的膜，作為 膜的組成成分，優(yōu)選使用選自Ni、 Cr、 Co所組成的組中的l種 以上，以及P、 B的任意一者或兩者。此外，(Ni、 Cr、 Co)-(P、 B)系表面膜從后述的與預(yù)成型坯的組成成分的化學(xué)反應(yīng) 性考慮，也是極其良好的膜。前述(Ni、 Cr、 Co ) - ( P、 B )系表面膜中，Cr、 Ni和Co 的總量(質(zhì)量％)與B和P的總量(質(zhì)量％)之比，是決定對磷 酸系的光學(xué)玻璃加壓時其各個物性的重要因素。這里，Ni、 Cr、Co的含量過多時，耐蝕性降低、膜的壽命容易變短，P、 B的含 量過多時，硬度降低，變得容易變形。因此，Ni、 Cr、 Ni和Co 的總量(質(zhì)量°/。)與P和B的總量(質(zhì)量％)之比優(yōu)選調(diào)節(jié)為 85:15 - 98:2、更優(yōu)選為86:14 ~ 97:3、最優(yōu)選為87:13 ~ 95:5的范圍。成型模具的表面膜的成膜沒有特別限定，優(yōu)選使用離子電 鍍法、賊射法、干法刻蝕法、蒸鍍法、等離子CVD法、PVD法、 電鍍或無電鍍法等7>知的方法。特別優(yōu)選為無電鍍法。為了提高膜的耐蝕性和/或脫模性，還可在前述膜中分散公 知的添加劑。還可分散例如聚四氟乙烯等有機物粉末、炭黑、 SiC等陶瓷。此時，可設(shè)置以Ni、 Cr和Co等為主要成分的公知 的膜形成的中間層。通過前述方法成膜的成形膜，還可通過成膜后的熱處理使 其硬度提高。該熱處理無需使用特別的方法，可通過公知的方 法進行。本發(fā)明中，還可使用其他的膜或者組合使用多層膜，對于 柏金屬系的膜、鐵、鋁、銅等公知的膜，為了將上述本發(fā)明的 預(yù)成型坯成形，其硬度容易變不充分；類金剛石碳膜(DLC)、 四配位非晶碳膜(TAC)這樣的碳系膜中，難以使厚度為規(guī)定 值以上，因此，難以作為本發(fā)明的制造方法中使用的成型模具 的表面膜使用。(精密壓制成形條件)本發(fā)明的方法中，預(yù)成型坯在成型模具內(nèi)被加壓成形。加 壓成形的方法可考慮玻璃的組成和物性等來適當(dāng)選擇，優(yōu)選為 將預(yù)成型坯供給到成型模具內(nèi)、并在加熱軟化的狀態(tài)下加壓成形。例如，將預(yù)成型坯供給到一對上模和下模之間，然后，對成型模具和預(yù)成型坯兩者升溫加熱至相當(dāng)于以玻璃粘度計 108~ 1012泊的溫度，使預(yù)成型坯加熱軟化，將其加壓成形，從 而模具的成形面被轉(zhuǎn)印到預(yù)成型坯，得到玻璃成形體。該成形 方法中，成型模具和預(yù)成型坯在等溫狀態(tài)下被加熱，然后預(yù)成 型坯被加壓成形，其后成型模具和玻璃成形體被冷卻。因此， 玻璃成形體中不發(fā)生縮痕，得到良好的面精度，但由于成型模 具的溫度高、進而與玻璃的密合時間長，因而容易產(chǎn)生脫模膜 的損傷。因此，通過如下方法，即、將一對上模和下模預(yù)先升溫至相當(dāng)于以玻璃粘度計108 1012泊的溫度，在該上模與下模之間 供給加熱至與上模和下模同等溫度的預(yù)成型坯，對其加壓成形 的方法；在預(yù)先升溫至相當(dāng)于以玻璃粘度計108 ~ 1012泊的溫度 的 一對上模與下模之間供給加熱至溫度比上模和下模高的預(yù)成 型坯，對其立即加壓成形的方法，從而使成型模具與玻璃的密 合時間縮短、還可將成型模具的成形面轉(zhuǎn)印到預(yù)成型坯，根據(jù) 該方法，可降低表面膜的損傷。另外，使用下述本發(fā)明所使用的預(yù)成型坯時，成形溫度優(yōu) 選設(shè)定為400。C以下、更優(yōu)選為39(TC以下、最優(yōu)選為380。C以下。為了降低成型模具的表面膜的劣化，壓制成形時的氣氛優(yōu) 選為非氧化性氣氛。作為非氧化性氣氛，可使用氬氣、氮氣等 惰性氣體、氫氣等還原性氣體或這些的混合氣體，可優(yōu)選使用 氮氣氣體或者混合少量氫氣氣體的氮氣氣體。加壓壓力和時間可考慮玻璃的粘度等來適當(dāng)決定，例如， 可使用內(nèi)徑0>5~ 20mm的不銹鋼模具，在4~ 20MPa的壓力下加 壓30 300秒左右。然后，冷卻成型模具和玻璃預(yù)成型坯，優(yōu)選 為成為玻璃化轉(zhuǎn)變點(Tg)以下的溫度后，脫模，取出成形的 玻璃成形體。加壓后的成形品的冷卻，可以解除加壓負(fù)荷來進行，也可以邊加壓邊^(qū)f吏其冷卻。(精密壓制成形用預(yù)成型坯)接著，對在本發(fā)明的制造方法中被加壓的精密壓制成形用 預(yù)成型坯進行說明。本發(fā)明的光學(xué)玻璃從光學(xué)設(shè)計上的要求出發(fā)，優(yōu)選為1.50 ~ 1.75的折射率(nd )和阿貝數(shù)(vd )為50 ~ 70。 一直以 來，為實現(xiàn)該光學(xué)定數(shù)而使用各種組成的玻璃，但大多雖均滿 足光學(xué)定數(shù)但玻璃化轉(zhuǎn)變點(Tg)超過400。C,精密壓制成形 時無法使用不銹鋼等廉價的材料，存在成本大的問題。本發(fā)明 的光學(xué)玻璃中，由于要求與這些公知的玻璃相比更低的轉(zhuǎn)變點 (Tg),因而優(yōu)選為350°C以下、更優(yōu)選為340。C以下、最優(yōu)選 為33(TC以下。特別是，本發(fā)明中意欲使用利用形成(Ni、 Cr、 Co) - (P、 B)系表面膜的鋼鐵(包括不銹鋼)等材料的模具，當(dāng)考慮與 該膜的親合性時，以氧化物為基準(zhǔn)，優(yōu)選由以P20s、 ZnO、 BaO 和Sb203為主要成分的光學(xué)玻璃組成。本發(fā)明的光學(xué)玻璃中，如前述限定各成分的組成范圍的理 由在以下敘述。以下，只要在本說明書中沒有特別限制，玻璃 組成的含有率全部以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％來表示。本說明書中，"氧化物基準(zhǔn)"是指假設(shè)作為玻璃組成成分 的原料使用的氧化物、硝酸鹽等熔融時全部分解而向氧化物轉(zhuǎn) 變時，以該生成氧化物的質(zhì)量總和為100質(zhì)量％計，表示玻璃中 所含有的各成分的組成。P 2 O 5成分是對形成玻璃重要的必須成分，但其量過少時， 容易使耐失透性惡化，過多時，化學(xué)耐久性容易降低。因此， 下限優(yōu)選為40%、更優(yōu)選為42%、最優(yōu)選為44%，上限優(yōu)選為 55%、更優(yōu)選為53%、最優(yōu)選為51%。BaO成分是為了調(diào)整光學(xué)常數(shù)重要的必須成分，但其量過 少時，其效果并不充分，過多時，難以得到期望的玻璃化轉(zhuǎn)變 溫度。因此，下限優(yōu)選為20%、更優(yōu)選為22%、最優(yōu)選為24%, 上限優(yōu)選為40%、更優(yōu)選為38%、最優(yōu)選為36%。ZnO成分有降低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的效果，且為可為了調(diào)整 光學(xué)常數(shù)而添加的重要的必須成分，但其量過少時，其效果不 充分，此外過多時，化學(xué)耐久性容易惡化。因此，下限優(yōu)選為 5%、更優(yōu)選為7%、最優(yōu)選為9%，上限優(yōu)選為20%、更優(yōu)選為 17%，另外，為了維持化學(xué)耐久性和期望的阿貝數(shù)，特別優(yōu)選 含量為14%以下。Sb203成分不僅是用于脫泡，也是為了調(diào)整光學(xué)常數(shù)重要的必須成分，但其量過少時，難以發(fā)揮其效果，過多時，難以得到期望的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。因此，下限優(yōu)選為0.1%、更優(yōu)選為 1.0%、最優(yōu)選為1.5%，上限優(yōu)選為10%、更優(yōu)選為7%、最優(yōu)選 為5%。Li20成分是具有降低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的效果的重要的成 分，但其量過少時，難以得到其效果，過多時，耐失透性容易 急劇降低。因此，下限優(yōu)選為1%、更優(yōu)選為1.3%、最優(yōu)選為1.5%, 上限優(yōu)選為5%、更優(yōu)選為4%、最優(yōu)選為3%。Na20成分是具有降低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的效果的重要的成 分，但其量過少時，難以得到其效果，過多時，耐失透性容易 急劇降低。因此，下限優(yōu)選為1%、更優(yōu)選為1.5%、最優(yōu)選為2%, 上限優(yōu)選為10%、更優(yōu)選為8%、最優(yōu)選為7%。K 2 O成分是具有降低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的效果的重要的成 分，但其量過少時，難以得到其效果，過多時，耐失透性容易 急劇降低。因此，下限優(yōu)選為1%、更優(yōu)選為1.5%、最優(yōu)選為2%, 上限優(yōu)選為10%、更優(yōu)選為8%、最優(yōu)選為7%。另外可知，本發(fā)明中含有3種以上堿金屬氧化物，這與含有 l種或2種的組成相比，玻璃的穩(wěn)定性好，耐失透性良好。由此， 為了在制造工序中穩(wěn)定地以高生產(chǎn)率制造，優(yōu)選含有3種以上堿 金屬氧化物。8203成分是為了提高耐失透性而可添加的成分，但其量過 多時，難以得到期望的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。因此，上限優(yōu)選為3%、 更優(yōu)選為2.5%、最優(yōu)選為1%。Si02成分可為了調(diào)整光學(xué)常數(shù)而添加，但其量過多時，難 以得到期望的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。因此，上限優(yōu)選為2%、更優(yōu)選 為1.5%、最優(yōu)選為1%。八1203成分是為了提高化學(xué)耐久性而可添加的成分，但其量 過多時，難以得到期望的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。因此，上限優(yōu)選為 3%、更優(yōu)選為2.5%、最優(yōu)選為2%。即4更8203、 Si02和Al203成分的含量總計變得過大，玻璃化轉(zhuǎn)變點也有變高的傾向，難以得到期望的玻璃。因此，這些成 分的總含量為1%以下、更優(yōu)選為0.9%以下、最優(yōu)選為0.8%以下。丫203成分可為了調(diào)整光學(xué)常數(shù)而添加，但其量過多時，耐 失透性惡化，此外難以得到期望的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。因此，上 限優(yōu)選為3%、更優(yōu)選為2.5%、最優(yōu)選為2%。L a 2 O 3成分有以比較少的量來提高化學(xué)耐久性的效果，此外可為了調(diào)整光學(xué)常數(shù)而添加，但也是在P205系玻璃中容易使耐失透性急劇惡化的成分。因此，上限優(yōu)選為1.5%、更優(yōu)選為 1.3%、最優(yōu)選為1%。Gd203成分有提高化學(xué)耐久性的效果，此外可為了調(diào)整光 學(xué)常數(shù)而添加，但也是在P 2 O 5系玻璃中容易使耐失透性急劇惡化的成分。因此，上限優(yōu)選為1.3%、更優(yōu)選為1 %、最優(yōu)選為0.8%。 Ti02成分可為了調(diào)整光學(xué)常數(shù)而添加，但其量過多時，難以得到期望的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。因此，上限優(yōu)選為5%、更優(yōu)選為4%、最優(yōu)選為3%。丁3205成分可為了調(diào)整光學(xué)常數(shù)而添加，但其量過多時，難 以得到期望的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。因此，上限優(yōu)選為10%、更優(yōu) 選為8%、最優(yōu)選為7%。MgO、 CaO、 SrO各成分可為了調(diào)整光學(xué)常數(shù)而添加，但其 量過多時，難以得到期望的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。因此，這些各成 分上限分別優(yōu)選為5%、更優(yōu)選為4.7%、最優(yōu)選為4.5%。其中，特別是如本發(fā)明的以P205、 BaO、 ZnO為主要成分的 玻璃中，堿土類金屬氧化物特別是MgO含量變高時，玻璃化轉(zhuǎn) 變溫度(Tg)容易顯著提高。因此，MgO含量特別是優(yōu)選上限 為1%。此外，在穩(wěn)定制造Tg為350。C以下這樣的玻璃時，ZnO成分 的含量相對于RO成分(R為選自Ba、 Ca、 Mg、 Sr和Zn所組成 的組中的l種以上)總含量的比例為0.2以上、更優(yōu)選為0.21以 上、最優(yōu)選為0.22以上。通過在該限制內(nèi)維持組成，可保持穩(wěn) 定性且容易降低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。Zr02成分有提高化學(xué)耐久性的效果，此外可為了調(diào)整光學(xué) 常數(shù)而添加，但其量過多時，耐失透性容易急劇降低。因此， 上限優(yōu)選為3%、更優(yōu)選為2%、最優(yōu)選為1.5%。Nb205、 Bi203和W03成分可為了提高折射率而添加，但另 一方面，其容易成為使透過率惡化的原因，特別是成為使在短 波長一側(cè)的透過率急劇惡化的重要因素的成分。因此，本發(fā)明 的光學(xué)玻璃中，這些成分的總計為不足3%、更優(yōu)選為1%以下、 最優(yōu)選為不應(yīng)該含有。鉛化合物具有在精密壓制成形時容易與模具熔接，成為環(huán) 境負(fù)荷大的成分這樣的問題，因此，本發(fā)明的光學(xué)玻璃中不應(yīng)該含有。F成分由于在從熔融玻璃制作玻璃塊時容易產(chǎn)生紋理，故 優(yōu)選為不含有。As203、鎘和釷都對環(huán)境產(chǎn)生有害影響，為對環(huán)境負(fù)荷非常 大的成分，故本發(fā)明的光學(xué)玻璃中不應(yīng)該含有。進而，本發(fā)明的光學(xué)玻璃中，優(yōu)選不含有V、 Cr、 Mn、 Fe、 Co、 Ni、 Cu、 Mo、 Eu、 Nd、 Sm、 Tb、 Dy、 Er等著色成分。其 中，這里所謂的不含有是指除了混入雜質(zhì)的情形以外，不人 為地含有。實施例通過下述實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明，但本發(fā)明并不限 于此。(實施例1 )準(zhǔn)備由以氧化物為基準(zhǔn)，含有48% 205成分、300/。BaO成分、 9。/。ZnO成分、Li20、 Na20和K20成分總計9。/。的光學(xué)玻璃(含有 Li20、 Na2O和K2O分別超過0Q/c))組成的玻璃預(yù)成型坯。該預(yù)成 型坯的折射率為1.58、阿貝數(shù)為59、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為327。C 。 使用預(yù)成型坯的形狀為直徑O 7.2 m m的球狀預(yù)成型坯。以以下所示的方法對該預(yù)成型坯精密壓制成形，/人而制造 外徑10mm、中心壁厚3.3mm的兩凸光學(xué)鏡片。作為成型模具的模具材料，使用STAVAX公司制造的不銹 鋼模具(相當(dāng)于SUS420J2、硬度580HV)。對該不銹鋼模具材 料研削，通過無電鍍法在其上形成Ni-P膜(Ni:P-90:10)。膜 厚為30阿。作為精密壓制成形的成形機使用東芝公司制造的M02C機。常溫下，將前述玻璃預(yù)成型坯供給至內(nèi)徑O10.4mm的上述成型模具內(nèi)，在氮氣氣體氣氛中，加熱至387。C,以14MPa的壓 力加壓80秒。其后，邊以-2.2°C / S的冷卻速度緩慢冷卻，邊 以5.6MPa的壓力繼續(xù)加壓27秒，在玻璃成形體溫度降至200。C 以下時，取出玻璃成形體。使用該工序，以同一成型模具連續(xù) 壓制成形1000次，玻璃成形體中不產(chǎn)生間隙、裂痕。此外，成 型模具的表面膜中也不產(chǎn)生熔融粘結(jié)、白濁這樣的不良現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，使用形成有硬度400(HV)以上、厚度1μm以上的表面膜的鋼鐵(包括不銹鋼)和/或銅合金制的成型模具，對玻璃預(yù)成型坯進行精密壓制成形。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的制造方法，其特征在于，前述表面膜 的組成為選自Ni、 Cr、 Co所組成的組中的l種以上；以及P、 B的任意一者或兩者。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的制造方法，其特征在于，前述表面膜 中，Ni、 Cr和Co的總量(質(zhì)量％)與P和B的總量(質(zhì)量％)之 比為85:15 98:2的范圍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l ~ 3任一項所述的制造方法，其特征在 于，在400。C以下成形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l ~ 4任一項所述的制造方法，其特征在 于，前述玻璃預(yù)成型坯由光學(xué)玻璃組成，該光學(xué)玻璃的折射率(nd)為1.50 ~ 1.75、阿貝數(shù)(vd )為50 ~ 70、玻璃化轉(zhuǎn)變點 (Tg)為350。C以下，以氧化物為基準(zhǔn)，必須含有P205、 ZnO、 BaO和Sb203成分。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求5的制造方法，其特征在于，前述玻 璃預(yù)成型坯由光學(xué)玻璃組成，以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計，該光 學(xué)玻璃的Nb20s、 W03和Bi203成分的總含量不足3%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6的制造方法，其特征在于，前述玻璃 預(yù)成型坯由光學(xué)玻璃組成，以氧化物為基準(zhǔn)，該光學(xué)玻璃含有3 種以上堿金屬氧化物，ZnO成分的含量相對于RO成分(R為選 自Ba、 Ca、 Mg、 Sr和Zn所組成的組中的l種以上)的總含量的 比例為0.2以上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5 ~ 7任一項的制造方法，其特征在于，前 述玻璃預(yù)成型坯由光學(xué)玻璃組成，該光學(xué)玻璃含有如下成分作 為必須成分以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計，P205 40 ~55%BaO 20 ~ 40%ZnO 5 ~ 20%和Sb203 0,1 ~ 10%。
9.根據(jù)權(quán)利要求5 ~ 8任一項的制造方法，其特征在于，前述玻璃預(yù)成型坯由光學(xué)玻璃組成，該光學(xué)玻璃進一步含有如下范圍的各個成分以氧化物基準(zhǔn)的質(zhì)量％計，u2o1 -'5%Na201 -'10%和K201 -'10%、以及Si020 --2%和/或B203o --3。/。和/或A1203o --3%和/或Y2030 --3%和/或La2030 _-1.5%和/或Gd2030 --1.3%和/或Ti020 _-5%和/或Ta2050 --10%和/或MgO0 --5%和/或CaO0 --5%和/或SrO0 --5%和/或Zr020 --3%。
10.根據(jù)權(quán)利要求5~ 9任一項的制造方法，其特征在于， 前述玻璃預(yù)成型坯由光學(xué)玻璃組成，該光學(xué)玻璃以氧化物基準(zhǔn) 的質(zhì)量％計，Si02、 8203和八1203成分的總含量為1%以下。
全文摘要
本發(fā)明提供光學(xué)元件的制造方法，該方法可使用例如在現(xiàn)有的塑料成形中使用的廉價的部件，對作為光學(xué)元件極其需要的高的折射率(nd)為1.5～1.75、阿貝數(shù)(νd)為50～70的玻璃進行精密壓制成形，從而大幅削減光學(xué)元件的制造成本。光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，使用形成有硬度400(HV)以上、厚度1μm以上的表面膜的鋼鐵(包括不銹鋼)和/或銅合金制的成型模具，對玻璃預(yù)成型坯精密壓制成形。
文檔編號C03C3/12GK101289271SQ200810090200
公開日2008年10月22日 申請日期2008年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月17日
發(fā)明者宮田正信, 清水晃治, 石崎太 申請人:株式會社小原