(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスをプレス成形するプレス面が５０〜９０ｗｔ％のＡｌ２Ｏ３と１０〜５０ｗｔ％のＳｉＣを主成分としたセラミックスの加工面であることを特徴とするガラスプレス成形用型。
【請求項２】
前記セラミックスが８０〜８５ｗｔ％のＡｌ２Ｏ３と１５〜２０ｗｔ％のＳｉＣを主成分としている請求項１のガラスプレス成形用型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガラスプレス成形用型に関し、特にガラス光学素子を安定して高精度にプレス成形するのに好適に用いられるプレス型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高精度を要求されるガラス光学素子をプレス成形によって安定に得るためには、プレス型がプレス面を容易に精度よく平滑に加工できるように加工性に優れていて、しかもガラスをプレス成形する際の高温での耐酸化性乃至は耐食性、機械的強度、ガラスに対する不活性並びに離型性に優れていることが必要である。
【０００３】
しかるに従来、ガラス光学素子のプレス型として、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）またはシリコンナイトライト（Ｓｉ３Ｎ４）を型材料に用いたものが特開昭５２−４５６１３号公報によって知られている。このようなＳｉＣやＳｉ３Ｎ４を型材料に用いたプレス型は、硬度が高くて機械的強度に優れるが、材料の緻密性が低くて、プレス面の平滑性が劣ると言う問題がある。
【０００４】
また、型材料にチタンカーバイト（ＴｉＣ）および金属の混合材料を用いたものが特開昭５９−１２１１２６号公報によって知られている。このようなＴｉＣおよび金属の混合材料を型材料に用いたプレス型は、プレス成形の際の高温状態でガラスと反応し易くて、成形品の精度、離型性が低下するようになり、また表面が酸化して表面の平滑性が低下し易いから、耐久性に乏しく安定したプレス成形ができないと言う問題がある。
【０００５】
また、ガラス成形品の離型性向上を図ったプレス型として、型材料にガラス状炭素（無定形カーボン）を用いたり、プレス面にダイヤモンド状薄膜（ダイヤモンドライクカーボン）を成形したものが特開昭６１−２８１０３０号公報によって知られており、またガラスとプレス型の少なくとも一方の面に炭素コートを施すようにしたものが特開昭６２−２０７７２６号公報によって知られている。このプレス面がガラス状炭素またはダイヤモンド状薄膜または炭素コートの面から成るプレス型は、長時間使用したとき、キャビティ内の残留酸素によるプレス面の酸化で膜厚の低下が生じ、プレス面の荒れと形状の変化が発生すると言う問題がある。
【０００６】
また、プレス面の下に保護層の下地層を設けたプレス型として、窒化物や炭化物等の中間層を設けた上に表面層の白金等貴金属層を設けたものが特開昭６１−１３６９２８号公報によって知られており、シリコンカーバイドまたは窒化アルミニウムから成る基材上にシリコンカーバイドの膜と窒化物から成る膜を順次積層したものが特開昭６２−１３２７２４号公報によって知られている。このようなプレス面の表面層とその下の保護層の下地層とを有するプレス型は、プレス成形を１０００〜５０００回繰り返す間に表面層や保護層に膜剥離やクラックが発生するようになると言う問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の従来のガラス光学素子のプレス型の問題を解消するためになされたものであり、ガラスをプレス成形する際の高温での耐酸化性および耐食性、機械的強度、ガラスに対する不活性並びに離型性に優れ、しかもプレス面を容易に精度よく平滑に加工できる加工性に優れたガラスプレス成形用型の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ガラスをプレス成形するプレス面が５０〜９０ｗｔ％のＡｌ２Ｏ３と１０〜５０ｗｔ％のＳｉＣを主成分としたセラミックスの加工面であることを特徴とするガラスプレス成形用型にあり、この構成によって上記目的を達成する。
【０００９】
【作用】
すなわち本発明のガラスプレス成形用型は、少なくともプレス面を有する層が５０〜９０ｗｔ％好ましくは８０〜８５ｗｔ％のＡｌ２Ｏ３と１０〜５０ｗｔ％好ましくは１５〜２０ｗｔ％のＳｉＣを主成分としたセラミックスから成っていることにより、基本成分のアルミナがプレス面を平滑に形成できるようにするセラミックスの緻密性と、安定したプレス成形を可能にするセラミックスの耐酸化性乃至耐食性、ガラスに対する不活性並びに離型性、および機械的強度を与え、補助成分のシリコンカーバイドが上述のアルミナのセラミックスに与える性能を低下させること少なくセラミックスにダイヤモンドツールやダイヤモンド砥石等による研削や研摩加工の容易性を与えて、セラミックスのプレス面を容易に平滑に高精度に加工することができ、安定して高精度のガラス光学素子のプレス成形を繰り返し続けることができるようにする。
【００１０】
プレス面を形成されるセラミックスのアルミナとシリコンカーバイドの割合が、Ａｌ２Ｏ３の量が５０ｗｔ％より少なくなり、それに伴ってＳｉＣの量が５０ｗｔ％より多くなると、セラミックスの加工性は向上するが緻密性が低下して、プレス面を加工したときに平滑性が低下し、プレス型が離型性の悪い、精度の低下したガラス光学素子を与える、曲げ強度に劣った耐久性の低下したものになる。また逆に、Ａｌ２Ｏ３の量が９０ｗｔ％より多くなり、したがってＳｉＣの量が１０ｗｔ％より少なくなると、セラミックスの緻密性は向上するが硬度が大になり過ぎて加工性が著しく低下し、ダイヤモンドツールやダイヤモンド砥石を用いても高精度のプレス面を加工することが非常に困難になる。
【００１１】
プレス面を形成されるセラミックスのアルミナとシリコンカーバイドの割合が好ましい範囲のＡｌ２Ｏ３が８０〜８５ｗｔ％の範囲、ＳｉＣが１５〜２０ｗｔ％の範囲にあると、プレス型はプレス面を容易に平滑に精度よく形成できて、しかも高精度のガラス光学素子を安定してプレス成形できる耐久性が極めて高いと言う結果が得られる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明を具体的実施例によって説明する。
【００１３】
実施例１．
基本成分のＡｌ２Ｏ３粉末８０ｗｔ％、補助成分のＳｉＣ粉末１９ｗｔ％、結晶粒成長抑制剤や焼結助剤としての添加剤のランタニド粉末約１ｗｔ％を均一に混合した後、１．５ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力を掛けて９００℃で約８時間の予備焼成を行ってチップを得、該チップをダイヤモンドツールにより所望のプレス型に近似した形状、寸法に研削加工した。得られた型材に１５００℃、９６時間の本焼成を行ってアルミナ系セラミックス型材を得、このセラミックス型材をダイヤモンド砥石によりほぼ最終のプレス型形状に研削加工した後、プレス面についてはさらにダイヤモンドパウダー研摩剤を用いて研摩を行って、表面粗度Ｒｍａｘが０．０６μｍ以下の平滑なプレス面を有するプレス型を得た。
【００１４】
得られたプレス型を用いて、５５０℃に加熱軟化したＳＫ系ガラス（株式会社オハラ製Ｌ−ＢＡＬ３５硝材）を型温約５００℃でプレスしてガラス光学素子を形成する工程を連続６０００回繰り返した。その結果、最後に得られたガラス光学素子の成形面とプレス型のプレス面の表面粗度Ｒｍａｘはいずれも０．０８μｍ以下であって、十分使用に耐える性能であった。
【００１５】
実施例２．
基本成分のＡｌ２Ｏ３粉末５０ｗｔ％、補助成分のＳｉＣ粉末４９ｗｔ％、添加剤のＹ粉末約１ｗｔ％をセラミックスの原料に用いた以外は実施１と同様にしてセラミックスのプレス型を得た。
【００１６】
このプレス型を用いて、５７０℃に加熱軟化したＬａＫ系ガラス（株式会社オハラ製Ｌ−ＬＡＬ８硝材）を型温約５３０℃でプレスしてガラス光学素子を形成する工程を連続６０００回繰り返した。その結果、最後に得られたガラス光学素子の成形面とプレス型のプレス面の表面粗度Ｒｍａｘはいずれも０．０９μｍ以下であって、十分使用に耐える性能であった。
【００１７】
なお、実施例１および実施例２はいずれもセラミックスの原料に添加剤を用いているが、添加剤は用いなくてもほぼ同様の結果を得ることができるし、希土類金属の複合のタンタニドやイットリウムの例に限られるものでもない。そして本発明のガラスプレス成形用型は、光学素子の成形用に限られるものではないし、全体がセラミックスから成っていても、プレス面を有する部分がセラミックスから成っていて、それが金属製等のホルダに保持されるものでもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明のガラスプレス成形用型は、ガラスをプレス成形する際の高温での耐酸化性及び耐食性、機械的強度、ガラスに対する不活性並びに離型性に優れ、且つプレス面を容易に精度よく平滑に加工することができると言う顕著な効果を奏する。