JP2002338262A - Optical element and method for forming the same - Google Patents

Optical element and method for forming the same

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JP2002338262A
JP2002338262A JP2001146481A JP2001146481A JP2002338262A JP 2002338262 A JP2002338262 A JP 2002338262A JP 2001146481 A JP2001146481 A JP 2001146481A JP 2001146481 A JP2001146481 A JP 2001146481A JP 2002338262 A JP2002338262 A JP 2002338262A
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glass
molding
optical element
film
mold
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JP2001146481A
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Sunao Miyazaki
直 宮崎
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Canon Inc
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
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    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B40/00Preventing adhesion between glass and glass or between glass and the means used to shape it, hold it or support it
    • C03B40/02Preventing adhesion between glass and glass or between glass and the means used to shape it, hold it or support it by lubrication; Use of materials as release or lubricating compositions

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prepare a mold releasing film adaptable to active glass rich in TiO2 and Nb2 O5 , such as high refractive index lead-free SF glass. SOLUTION: The surface of glass is irradiated and coated with a CH film. The resulting glass causes neither fusion bonding nor cracking in forming. The reason is considered that a tough film of O=Si-CH is formed on the surface of the glass by the irradiation to ensure mold releasability peculiar to CH even in the case of the above active glass.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光学ガラス素子の
製造方法に関し、特にプレス成形後、磨き工程等を必要
としない光学ガラス素子及びその成形方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an optical glass element, and more particularly to an optical glass element which does not require a polishing step after press molding and a method for molding the same.

【0002】[0002]

【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
に達成し得る非球面化の傾向にある。この非球面レンズ
の製造には、従来の光学レンズ製造方法である光学研磨
法では加工性及び量産性におとり、直接プレス成形法が
有望視されている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a tendency for optical glass lenses to have an aspherical surface that can simultaneously achieve both simplification of the lens configuration of an optical device and reduction in the weight of the lens portion. In the production of this aspherical lens, the direct press molding method is considered promising in terms of workability and mass productivity in the optical polishing method which is a conventional optical lens production method.

【0003】この直接プレス成形法というのは、あらか
じめ所望の面品質及び面精度に仕上げた非球面のモール
ド型の上で光学ガラスの塊状物を加熱、或は、あらかじ
め加熱してあるガラスの塊状物をプレス成形して、プレ
ス成形後、それ以上の研磨とか磨き工程を必要とせず光
学レンズを製造する方法である。
[0003] The direct press molding method is to heat a mass of optical glass on a non-spherical mold having been finished to a desired surface quality and surface accuracy in advance, or a mass of glass that has been heated in advance. This is a method of manufacturing an optical lens by press-molding an object, and after press-forming, does not require any further polishing or polishing step.

【0004】しかしながら、上述の光学ガラスレンズの
製造方法は、プレス成形後、得られたレンズの像形成品
質が損なわれない程度に優れていなければならない。特
に非球面レンズの場合、高い精度で成形できることが要
求される。また、量産性を考慮すると高い温度での型と
ガラスの離型性が良く、短いタクトで生産できることが
要求される。
However, the above-mentioned method for producing an optical glass lens must be excellent to such an extent that the image forming quality of the obtained lens after press molding is not impaired. Particularly, in the case of an aspherical lens, it is required that the lens can be molded with high precision. Further, in consideration of mass productivity, it is required that the mold and the glass at a high temperature have good releasability and can be produced with a short tact.

【0005】したがって、上記の製造方法で使用される
光学素子成形素材としては、高い温度でガラスに対して
化学作用が最小であること、型のガラスプレス面に擦り
傷などの損傷を受けにくいこと、型とガラスの密着力が
低いことなどが必要である。
[0005] Accordingly, the optical element molding material used in the above-mentioned manufacturing method is that the chemical action on glass at a high temperature is minimal, that the glass press surface of the mold is not easily damaged by abrasion, etc. It is necessary that the adhesion between the mold and the glass is low.

【0006】以上のような光学ガラス素子のプレス成形
に必要な条件を、ある程度満足する光学素子成形素材と
して、特公平7−45329号公報(ブランクCHコー
ト)、特公平7−45330号公報(ブランクCH&ガ
ラスコート)、特開平4−362029号公報(ボール
ブランクへのCHコート)所載のものが提案されてい
る。
As optical element molding materials satisfying the conditions necessary for press molding of optical glass elements as described above to a certain extent, Japanese Patent Publication No. 7-45329 (blank CH coat) and Japanese Patent Publication No. 7-45330 (blank) CH & Glass coat) and JP-A-4-362029 (CH coat on ball blank) have been proposed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、上述
の従来の方法では、高屈折率鉛フリーSFガラスのよう
に高濃度のTiOやNbを含有するガラスに
は、まったく効果が無く、成形時に融着が発生する欠点
があった。
However, the conventional method described above has no effect on glass containing high concentrations of TiO 2 or Nb 2 O 5 such as high refractive index lead-free SF glass. However, there is a disadvantage that fusion occurs during molding.

【0008】この原因は、TiOを例にすると、成形
の時の雰囲気が窒素雰囲気等であるため、表面のTi−
O結合の酸素が還元されて離脱し(正孔の生成)、格子
欠陥が生成すると同時にチタンイオンが4価から3価に
変わり、このことによって、ガラス表面は極めて活性に
富む状態となるためと考えられる。
The reason for this is that, when TiO 2 is taken as an example, the atmosphere at the time of molding is a nitrogen atmosphere or the like.
Oxygen in the O bond is reduced and eliminated (holes are generated), and lattice defects are generated, and at the same time, titanium ions are changed from tetravalent to trivalent, whereby the glass surface becomes extremely active. Conceivable.

【0009】特にCH等の炭素系の離型膜を用いた場
合、炭素が、成形のごく初期に上述の離脱酸素と反応し
消耗してしまうため、所望の離型作用を発現することな
く融着が発生する。
In particular, when a carbon-based release film such as CH is used, carbon reacts with the above-described desorbed oxygen at the very beginning of molding and is consumed, so that carbon is not melted without exhibiting a desired release effect. Wearing occurs.

【0010】融着が発生しない場合でも、型とガラスの
密着力が十分には低くないため、生産タクトを短くする
ために比較的高い温度で型から成形されたガラス素子を
取り出そうとしても型にレンズが強固に付着して取り出
せず、無理に取り出すと成形品が割れてしまうことがあ
る。また、型とガラスの密着力が比較的高いため、レン
ズの形状によっては成形後の冷却過程で両者の熱膨張の
差に起因する熱応力のために成形品が割れることがあ
る。
Even when fusion does not occur, since the adhesion between the mold and the glass is not sufficiently low, the glass element molded from the mold at a relatively high temperature in order to shorten the production tact time can be removed from the mold. When the lens is forcibly taken out, the molded product may be broken. Further, since the adhesion between the mold and the glass is relatively high, the molded product may be broken due to thermal stress caused by a difference in thermal expansion between the two in the cooling process after molding depending on the shape of the lens.

【0011】本発明では、上記問題点に鑑み、光学ガラ
スの直接プレス法により、光学性能の良い高精度な光学
ガラス素子の成形を短いタクトで可能にするための光学
素子成形素材を提供することを目的としている。さらに
第2の本発明の目的は、高屈折率鉛フリーSFガラスの
ように高濃度のTiOやNbを含有するガラス
でも、成形時に融着が発生することなく成形できる光学
素子成形方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides an optical element molding material capable of molding an optical glass element having good optical performance and high accuracy by a short tact by a direct pressing method of optical glass. It is an object. Further, a second object of the present invention is to form an optical element which can be formed even in a glass containing a high concentration of TiO 2 or Nb 2 O 5 , such as a high-refractive-index lead-free SF glass, without causing fusion during molding. Is to provide a way.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段及び作用】本発明では、こ
の活性を、ガラスに照射処理を行った後に被成形ガラス
表面にCHコートすることで押さえることができること
を見出した。
According to the present invention, it has been found that this activity can be suppressed by irradiating the glass and then coating the surface of the glass to be molded with CH.

【0013】上記活性が押さえられる理由としては、照
射によりO−Siの結合が切れて−Si≡Oのダングリ
ングボンドが生成し、この表面状態のガラスにCHコー
トを行うと、O−Si−CH及びO=Si−CHの結合
が生成する。この場合CHは、ガラス上に付着している
のではなく化学的に結合しているので、剥がれにくく、
また、Tiから発生した離脱酸素とも反応し難いため、
成形工程が終了するまで本来の離型効果を示す。
The reason why the above activity is suppressed is that the bond of O—Si is broken by irradiation to generate a dangling bond of —Si≡O, and when the glass in this surface state is coated with CH, the O—Si— A bond of CH and O = Si-CH is formed. In this case, CH is not attached to the glass but chemically bonded, so it is difficult to peel off,
In addition, since it is difficult to react with desorbed oxygen generated from Ti,
The original release effect is exhibited until the molding step is completed.

【0014】また、O=Si−CHの結合部分が離脱酸
素と結合し、離脱酸素そのものの生成量を減ずる。
[0014] Further, the bonding portion of O = Si-CH is bonded to the released oxygen, and the amount of the released oxygen itself is reduced.

【0015】尚、コートの膜厚としては、0.5nm〜
900nmが適する。即ち、0.5nm未満では、膜の
効果が十分でなく、900nmより厚いと成形時に膜が
割れて被成形ガラス成分が表面に染み出てきて効果がな
くなるのである。
The thickness of the coating is 0.5 nm to
900 nm is suitable. That is, if the thickness is less than 0.5 nm, the effect of the film is not sufficient. If the thickness is more than 900 nm, the film is broken at the time of molding, and the glass component to be molded exudes to the surface, and the effect is lost.

【0016】また、本提案で照射処理というのは光(レ
ーザー)、プラズマ(陽、陰イオン)、電磁波(電子)
の照射のことであり、具体的にはCOレーザー照射、
Arイオン照射、電子線照射等が挙げられる。
In the present proposal, the irradiation treatment includes light (laser), plasma (positive and negative ions), electromagnetic waves (electrons).
Irradiation, specifically, CO 2 laser irradiation,
Ar ion irradiation, electron beam irradiation and the like can be mentioned.

【0017】上述の膜は、成形後に化学的方法(例:酸
処理、アルカリ処理、酸化雰囲気での加熱燃焼)や物理
的方法(例:仕上げ研磨、酸素プラズマ処理)で剥がす
ことが望ましいが、膜厚によっては、レンズの光学性能
をさほど悪化させないので、そのまま剥がさずに使用す
ることができる。
It is desirable that the above-mentioned film be peeled off after molding by a chemical method (eg, acid treatment, alkali treatment, heat combustion in an oxidizing atmosphere) or a physical method (eg, finish polishing, oxygen plasma treatment). Depending on the film thickness, the optical performance of the lens is not significantly degraded, so that the lens can be used without being peeled off.

【0018】以下、各クレームに対応して詳細に述べ
る。
The following is a detailed description corresponding to each claim.

【0019】本出願に係る第1の発明は、ガラスよりな
る光学素子成形用素材を成形用型内に収容して加熱下で
プレス成形することにより光学素子を製造する方法にお
いて、成形素材の表面を照射処理後に、炭化水素膜を被
覆した光学素子成形素材を成形によりプレス成形してな
る、ガラス光学素子及びその成形方法である。
A first invention according to the present invention relates to a method for manufacturing an optical element by housing an optical element molding material made of glass in a molding die and press-molding the same under heating. A glass optical element and a method for molding the glass optical element, which are obtained by subjecting an optical element molding material coated with a hydrocarbon film to press molding by molding after irradiation treatment.

【0020】上記構成において、照射処理によりガラス
表面のO−Siの結合が切れて−Si≡Oのダングリン
グボンドが生成し、この表面状態のガラスにCHコート
を行うと、O−Si−CH及びO=Si−CHの結合が
生成する。この場合CHは、ガラス上に付着しているの
ではなく化学的に結合しているので、剥がれにくく、ま
た、Tiから発生した離脱酸素とも反応し難いため、成
形工程が終了するまで本来の離型効果を示す。
In the above structure, the O-Si bond on the glass surface is broken by the irradiation treatment to generate a dangling bond of -Si≡O, and when the glass in this surface state is coated with CH, O-Si-CH And O = Si-CH bonds are formed. In this case, CH is not attached to the glass but chemically bonded to the glass, so that it is difficult to be peeled off and hardly reacts with the released oxygen generated from Ti. Shows type effect.

【0021】また、O=Si−CHの結合部分が離脱酸
素と結合し、離脱酸素そのものの生成量を減ずる。
Further, the bonding portion of O = Si-CH is bonded to the released oxygen, and the amount of the released oxygen itself is reduced.

【0022】したがって、光学ガラス素子製造方法で用
いる光学素子成形素材として重要な、高い温度でガラス
に対して化学作用が最小であること、型とガラスの密着
力低いこと、型への汚染が無いこと、という条件を完全
に満たし、更に高屈折率鉛フリーSFガラスのように高
濃度のTiOやNbを含有するガラスでも型と
ガラスの融着が起こらない。
Therefore, it is important as an optical element molding material used in the optical glass element manufacturing method that the chemical action on glass at a high temperature is minimal, the adhesion between the mold and the glass is low, and there is no contamination on the mold. That is, even if the glass contains a high concentration of TiO 2 or Nb 2 O 5 such as a high refractive index lead-free SF glass, fusion of the mold and the glass does not occur.

【0023】次に、本出願に係る第2の発明は、前記被
膜の膜厚が、0.5〜900nmであることを特徴とす
る請求項1に記載のガラス光学素子及びその成形方法で
ある。
Next, a second invention according to the present application is the glass optical element according to claim 1, wherein the thickness of the coating is 0.5 to 900 nm. .

【0024】コートの膜厚としては、0.5nm〜90
0nmが適する。即ち、0.5nm未満では、膜の効果
が十分でなく、900nmより厚いと成形時に膜が割れ
て被成形ガラス成分が表面に染み出てきて効果がなくな
ったり、成形後に成形品から膜を除去するのに多大の手
間がかかるため、好ましくないのである。
The thickness of the coating is 0.5 nm to 90 nm.
0 nm is suitable. That is, if the thickness is less than 0.5 nm, the effect of the film is not sufficient. If the thickness is more than 900 nm, the film is broken at the time of molding, and the glass component to be molded exudes to the surface, and the effect is lost. It takes a great deal of time to do so, which is not preferable.

【0025】本出願に係る第3の発明は、前記照射処理
が光(レーザー)、プラズマ(陽、陰イオン)、電磁波
(電子)の照射から選ばれる少なくとも1つであること
を特徴とする請求項1に記載のガラス光学素子及びその
成形方法である。
A third invention according to the present application is characterized in that the irradiation treatment is at least one selected from irradiation of light (laser), plasma (positive and negative ions), and electromagnetic waves (electrons). Item 2 is a glass optical element according to Item 1 and a method for molding the same.

【0026】上記構成において、照射処理によってガラ
ス表面のO−Siの結合が切れて−Si≡Oのダングリ
ングボンドが生成することが必要条件であるが、上述の
照射処理は、この必要条件を満たす。また、照射処理装
置の入手し易さ、やコストの点から上述の照射処理が選
択される。
In the above configuration, it is a necessary condition that the O-Si bond on the glass surface is broken by the irradiation treatment to generate a dangling bond of -Si≡O. Fulfill. Further, the above-described irradiation processing is selected from the viewpoint of the availability of the irradiation processing apparatus and the cost.

【0027】本出願に係る第4の発明は、前記被覆を成
形後に剥がすことを特徴とする前記請求項1に記載のガ
ラス光学素子及びその成形方法である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the glass optical element according to the first aspect, wherein the coating is peeled off after molding.

【0028】上記構成において、成形後の成形品の表面
に、CH膜が存在するが、レンズの用途によっては、こ
れらを剥がす必要がある。もちろん、用途によっては、
剥がす必要の無い場合もあるし、剥がさずに前述の膜を
第1層とする多層反射防止膜を設計することもできる。
In the above structure, a CH film is present on the surface of the molded article after molding, but it is necessary to peel off the CH film depending on the use of the lens. Of course, depending on the application,
In some cases, it is not necessary to remove the film, or a multilayer antireflection film having the above-mentioned film as the first layer can be designed without peeling.

【0029】本発明に係る第5の発明は、前記請求項4
に記載の剥がしが、化学的方法または物理的方法、或
は、2方法の併用からなることを特徴とする請求項1ま
たは請求項2のいずれかに記載のガラス光学素子及びそ
の成形方法である。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the fourth aspect of the present invention.
3. The glass optical element according to claim 1 or 2, wherein the peeling is performed by a chemical method or a physical method, or a combination of two methods. .

【0030】成形品表面のCH膜を剥がすには、CH膜
を溶かす作用のある溶液、例えば、強酸(塩酸、硝酸、
硫酸)、強アルカリ(KOH、NaOH)および高濃度
の界面活性剤等に成形品を浸す方法や酸素を含む雰囲気
中で加熱しCHを燃焼除去する方法等の化学的方法とレ
ンズ表面を軽く研磨する方法や酸素プラズマ処理等の物
理的方法がある。又、これらを併用することでより効率
的にCH膜を剥がすことができる。
To remove the CH film on the surface of the molded product, a solution having an action of dissolving the CH film, for example, a strong acid (hydrochloric acid, nitric acid,
Slightly polishing the lens surface with a chemical method such as a method of immersing the molded product in a strong alkali (KOH, NaOH) or a high concentration of a surfactant, a method of burning and removing CH by heating in an atmosphere containing oxygen, etc. And a physical method such as an oxygen plasma treatment. Also, by using these together, the CH film can be more efficiently peeled off.

【0031】本発明は、上記した構成によって、従来の
光学素子成形素材の表面処埋では実現できなかった前記
の必要条件を全て満足した光学素子成形素材を得ること
ができ、この光学素子成形素材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。
According to the present invention, it is possible to obtain an optical element molding material which satisfies all of the above-mentioned requirements which could not be realized by the conventional surface treatment of an optical element molding material. By using
The optical glass element can be formed by directly pressing.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光学素子製造
方法の実施の一形態例を、図面を参照しながら説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a method for manufacturing an optical element according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0033】直径16mmの超硬合金及び表1に示す材
料を、曲率半径が10mmの凹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レンズのプレス成形
用型形状に加工した。
A cemented carbide having a diameter of 16 mm and the materials shown in Table 1 were processed into a pair of optical glass lens press-molding dies having a concave press surface with a curvature radius of 10 mm.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】これらの型のプレス面を0.1μmのダイ
ヤモンド砥粒を用いて鏡面に研磨した。次に、この鏡面
上に、スパッタ法により、表1に示す合金膜を形成し
た。型の図を図1に示す。
The press surfaces of these molds were polished to a mirror surface using diamond particles of 0.1 μm. Next, an alloy film shown in Table 1 was formed on the mirror surface by a sputtering method. A diagram of the mold is shown in FIG.

【0036】次に、試験に用いる光学素子成形素材を製
作した。ガラスはホウケイ酸ガラスSK12(nd=
1.58313、νd=59.4、転移点Tg=550
℃、屈伏点At=588℃、組成は表2参照)及びラン
タン系ガラスLaK12(nd=1.67790、νd
=55.3、転移点Tg=554℃、屈伏点At=59
6℃、組成は表3参照)及び高屈折率鉛フリーSFガラ
ス(1)、(2)、(3)〔(1):nd=1.808
09、νd=22.8、転移点Tg=552℃、屈伏点
At=589℃、(2):nd=1.80518、νd
=25.4、転移点Tg=604℃、屈伏点At=63
0℃、(3):nd=1.80645、νd=24.
4、転移点Tg=503℃、屈伏点At=538℃、組
成は表4参照〕を用いボールレンズに加工した。
Next, an optical element molding material used for the test was manufactured. The glass is borosilicate glass SK12 (nd =
1.58313, vd = 59.4, transition point Tg = 550
° C, yield point At = 588 ° C, composition shown in Table 2) and lanthanum-based glass LaK12 (nd = 1.677790, νd
= 55.3, transition point Tg = 554 ° C, yield point At = 59
6 ° C., see Table 3 for composition) and high refractive index lead-free SF glass (1), (2), (3) [(1): nd = 1.808
09, νd = 22.8, transition point Tg = 552 ° C., yield point At = 589 ° C., (2): nd = 1.80518, νd
= 25.4, transition point Tg = 604 ° C., yield point At = 63
0 ° C., (3): nd = 1.80645, vd = 24.
4, the transition point Tg = 503 ° C., the sag point At = 538 ° C., and the composition is shown in Table 4.]

【0037】[0037]

【表2】 [Table 2]

【0038】[0038]

【表3】 [Table 3]

【0039】[0039]

【表4】 [Table 4]

【0040】このボールレンズに各種の照射処理を行っ
た後、CH膜を成膜した(図4参照)。また、比較とし
て照射処理を行わず、炭化水素膜(CH膜)を成膜し
た。適用した照射処理を表5に、CH膜の成膜方法を下
記に示す。
After performing various irradiation treatments on the ball lens, a CH film was formed (see FIG. 4). For comparison, a hydrocarbon film (CH film) was formed without performing irradiation treatment. The applied irradiation treatment is shown in Table 5, and the method of forming the CH film is shown below.

【0041】[0041]

【表5】 [Table 5]

【0042】炭化水素膜(CH膜)の成膜:炭化水素被
膜の厚さは、1.5〜50nmである。炭化水素膜の成
膜方法は、プラズマ処理やイオンガン処埋等の簡単な薄
膜堆積技術を用いて形成することができる。該炭化水素
被覆における炭素:水素の原子比は、例えば10/6〜
10/0.5である。
Formation of hydrocarbon film (CH film): The thickness of the hydrocarbon film is 1.5 to 50 nm. The hydrocarbon film can be formed using a simple thin film deposition technique such as plasma processing or ion gun processing. The atomic ratio of carbon: hydrogen in the hydrocarbon coating is, for example, 10/6 to
10 / 0.5.

【0043】図3は、上記光学素子成形素材の製造に用
いられる炭化水素膜堆積装置の概略構成を示す模式図で
ある。以下、本図を参照にしながら炭化水素膜を光学素
子成形素材表面につける方法を説明する。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a hydrocarbon film deposition apparatus used for manufacturing the optical element molding material. Hereinafter, a method for applying a hydrocarbon film to the surface of the optical element molding material will be described with reference to this drawing.

【0044】図3において、112は真空槽であり、1
14は該真空槽に形成されている排気口である。該排気
口は不図示の真空排気源に接続されている。116は上
記真空槽112内ヘガスを導入するためのガス導入口で
ある。該ガス導入口は不図示のガス源に接続されてい
る。上記真空槽112内には、上部に型保持のためのド
ーム状ホルダ122、型を加熱するためのヒータ124
及び被覆厚測定のための水晶膜厚モニタ126が配置さ
れている。128は高周波印加用アンテナである。尚、
130は上記ホルダ122に保持されている型である。
上記型130の表面に炭化水素膜を付する際には、上記
排気口114から排気を行い、真空槽112内を減圧し
た後に、ガス導入口116から炭化水素ガスを、例え
ば、5×l0 −2〜5×10−4Torrとなるまで導
入し、高周波印加用アンテナ128に、例えば100〜
500Wの高周波を印加して、炭化水素プラズマを形成
する。真空槽112内に導入される炭化水素ガスとして
は、例えば、メタン、エタン、プロパン、エチレン、プ
ロピレン、アセチレンなどが例示できる。炭化水素被膜
における炭素:水素の原子比は堆積条件によって変化す
るので、所望の原子比が得られるように条件を設定し
た。
In FIG. 3, reference numeral 112 denotes a vacuum chamber,
Reference numeral 14 denotes an exhaust port formed in the vacuum chamber. The exhaust
The port is connected to a vacuum exhaust source (not shown). 116 is above
At the gas inlet for introducing gas into the vacuum chamber 112
is there. The gas inlet is connected to a gas source (not shown).
You. In the vacuum chamber 112, a mold holding mold is provided at an upper part.
Holder 122, heater 124 for heating the mold
And a quartz film thickness monitor 126 for measuring the coating thickness are provided.
Have been. 128 is a high frequency application antenna. still,
130 is a mold held by the holder 122.
When applying a hydrocarbon film to the surface of the mold 130,
Evacuation is performed from the exhaust port 114, and the pressure in the vacuum chamber 112 is reduced.
After that, the hydrocarbon gas is supplied from the gas inlet 116, for example.
If 5 × 10 -2~ 5 × 10-4Lead until Torr
And the antenna 128 for high frequency application
Applying high frequency of 500W to form hydrocarbon plasma
I do. As a hydrocarbon gas introduced into the vacuum chamber 112
Is, for example, methane, ethane, propane, ethylene,
Lopyrene, acetylene and the like can be exemplified. Hydrocarbon coating
Atomic ratio of carbon: hydrogen varies with deposition conditions
Therefore, set the conditions so that the desired atomic ratio is obtained.
Was.

【0045】次に上述のようにして得られたボールレン
ズを成形素材として、前記表1に示す型により光学素子
の成形を行った。
Next, using the ball lens obtained as described above as a molding material, an optical element was molded using the mold shown in Table 1 above.

【0046】図2は成形テストに用いた装置の概略を示
す。図2において24はチャンバー、25は上軸、26
は下軸、27はヒーターを内蔵したブロック(ヒーター
ブロック)、28はヒーターブロツク、29は上型、3
0は下型、31はガラス、32は油圧シリンダーであ
る。
FIG. 2 schematically shows the apparatus used for the molding test. In FIG. 2, 24 is a chamber, 25 is an upper shaft, 26
Is a lower shaft, 27 is a block having a built-in heater (heater block), 28 is a heater block, 29 is an upper die,
0 is a lower mold, 31 is glass, and 32 is a hydraulic cylinder.

【0047】チャンバー24を不図示の真空ポンプによ
って真空引きした後、Nガスを導入し、チャンバー2
4内をN雰囲気にした後、ヒーターブロック27、2
8により上型29、下型30を加熱し、成形するガラス
の粘度で10 ̄9d・Pa・sに対応する温度〔SK1
2:630℃,LaK12:615℃、高屈折率鉛フリ
ーSFガラス(1):645℃、(2)660℃、
(3)580℃〕になったら、油圧シリンダー32によ
り、上軸25を引き上げ、下型30の上に不図示のオ一
トハンドにより成形素材(ボールレンズ)を置いた。そ
のままの型温度で、1分問保持した後、油圧シリンダー
32により上軸25を降下させ、上型29と下型30で
ボールレンズを3,000Nの力で3分間プレスした。
その後、70℃/分で冷却を行い、上下型温度が各ガラ
スのTgよりも10℃低い温度になった時点で上型29
を上昇させ、不図示のオートハンドで下型30上の成形
品31を取り出し、続いて不図示の置換装置を通して成
形品31をチャンバー24より取り出した。再び上下型
を加熱し、上記操作を繰り返し、5,000shot成
形を行った。
After the chamber 24 was evacuated by a vacuum pump (not shown), N 2 gas was introduced,
After the inside of the heater block 4 is set to the N 2 atmosphere, the heater blocks 27 and 2
8, the upper mold 29 and the lower mold 30 are heated and the temperature [SK1] corresponding to 10 ̄9 d · Pa · s in the viscosity of the glass to be formed.
2: 630 ° C, LaK12: 615 ° C, high refractive index lead-free SF glass (1): 645 ° C, (2) 660 ° C,
(3) At 580 ° C.], the upper shaft 25 was pulled up by the hydraulic cylinder 32, and the molding material (ball lens) was placed on the lower die 30 by an automatic hand (not shown). After holding for 1 minute at the mold temperature as it was, the upper shaft 25 was lowered by the hydraulic cylinder 32, and the ball lens was pressed by the upper mold 29 and the lower mold 30 with a force of 3,000 N for 3 minutes.
Thereafter, cooling was performed at 70 ° C./min, and when the upper and lower mold temperatures became lower by 10 ° C. than the Tg of each glass, the upper mold 29 was cooled.
Was raised, and the molded product 31 on the lower die 30 was taken out by an automatic hand (not shown). Subsequently, the molded product 31 was taken out of the chamber 24 through a replacement device (not shown). The upper and lower molds were heated again, and the above operation was repeated to perform 5,000 shot molding.

【0048】5,000shotの成形結果を前記表4
に示す。本発明の実施例1〜3ですべての型で良好な成
形性が得られた。
The molding results of 5,000 shots are shown in Table 4 above.
Shown in In Examples 1 to 3 of the present invention, good moldability was obtained in all the molds.

【0049】一方、照射処理を行わないで炭化水素被覆
をつけたものは、ガラスの密着力が高く、Tgより10
℃低い温度では型からレンズを取り出すことができず、
無理に取り出したところ、レンズが割れてしまった。ま
た、割れたレンズに型表面の膜が張りついてきたものも
あった。Tgよりも100℃低い温度まで冷やしてから
離型したところ離型は問題無くするようになった(ホウ
ケイ酸ガラスSK12とランタン系ガラスLaK12の
み。高屈折率鉛フリーSFガラス(1)、(2)、
(3)では融着発生)が、タクトが著しく伸び量産性の
ない成形条件となってしまった。また、ガラス表面に何
も付けないものでは更に離型性が悪く、Tgより10℃
低い温度で型を開いたところ、レンズが割れると共にそ
の一部が型に張り付いて融着した。安定に離型する温度
を求めたところTgより200℃低い温度まで冷却すれ
ば良いことがわかった(ホウケイ酸ガラスSK12とラ
ンタン系ガラスLaK12のみ。高屈折率鉛フリーSF
ガラス(1)、(2)、(3)では融着発生)が、50
0shotほどしたところでレンズに傷が認められたの
で型を取り出して見たところ、ガラスの変形時におきた
と思われる擦り傷が型に付いていた。
On the other hand, those coated with a hydrocarbon coating without irradiation treatment have a high glass adhesion, and are 10 times higher than Tg.
If the temperature is lower than ℃, the lens cannot be removed from the mold,
When I took it out forcibly, the lens broke. In some cases, the film on the surface of the mold stuck to the broken lens. When the mold was released after cooling to a temperature 100 ° C. lower than Tg, there was no problem with mold release (only borosilicate glass SK12 and lanthanum-based glass LaK12; high refractive index lead-free SF glass (1), (2) ),
However, in the case of (3), fusion occurred), but the molding condition was remarkably increased in tact, and mass production was not achieved. In addition, if the glass surface is not attached, the releasability is still worse, and the temperature is 10 ° C. higher than Tg.
When the mold was opened at a low temperature, the lens cracked and a part of the lens stuck to the mold and fused. The temperature at which the mold was stably released was found to be sufficient to cool to a temperature 200 ° C. lower than Tg (only borosilicate glass SK12 and lanthanum-based glass LaK12. High refractive index lead-free SF)
Glass (1), (2), and (3);
When the lens was scratched at about 0 shot, the lens was found to be scratched. When the mold was taken out and examined, it was found that the glass had abrasion that was thought to have occurred when the glass was deformed.

【0050】また、本発明の膜でも膜厚が0.5nmよ
りも薄いものでは、ガラス表面に何も付けないものと同
じ結果が、また、膜厚が900nmよりも厚いもので
は、成形時に膜が割れたり、型に張り付く現象が起こり
NGであった。なお、これらの結果は、前記表1に示す
すべての型材に共通であった。
Also, in the case of the film of the present invention, if the film thickness is smaller than 0.5 nm, the same result as that obtained when nothing is attached to the glass surface is obtained. Cracking or sticking to the mold occurred, resulting in NG. These results were common to all the mold members shown in Table 1 above.

【0051】以上のように本発明の照射処理を行った後
にCH膜を付けない場合、離型性が悪化し、Tgより1
0℃低い温度で型を開いて成形品を取り出すことが困難
になったため、取り出し温度をTgよりも100℃〜2
00℃下げる必要があり(ホウケイ酸ガラスSK12と
ランタン系ガラスLaK12のみ。高屈折率鉛フリーS
Fガラス(1)、(2)、(3)では融着発生)、タク
トの大幅な悪化を余儀なくされ、さらに成形を重ねるう
ちに型の劣化(傷)を招いた。
As described above, when the CH film is not formed after the irradiation treatment of the present invention is performed, the releasability is deteriorated and the Tg is reduced by 1 to
It became difficult to open the mold at a temperature lower by 0 ° C. and take out the molded product.
It is necessary to lower by 00 ° C. (only borosilicate glass SK12 and lanthanum-based glass LaK12. Lead-free high refractive index S
F glass (1), (2), and (3) suffered fusion), and the tact was significantly deteriorated, and the mold was deteriorated (scratched) during further molding.

【0052】また、鉛フリー高屈折率SFガラスのよう
に高濃度のTiOやNbを含む反応性が極めて
高いガラスに対しては、従来の方法では、離型温度をど
んなに下げても効果が無く、本発明の照射処理後に付け
たCH膜だけが良好に成形できた。
For a very reactive glass containing a high concentration of TiO 2 or Nb 2 O 5 , such as a lead-free high refractive index SF glass, in the conventional method, the mold release temperature should be reduced no matter how much. No effect was obtained, and only the CH film applied after the irradiation treatment of the present invention could be molded favorably.

【0053】なお、文中に示した照射処理はほんの一例
であり、ガラス表面のO−Siの結合が切れて−Si≡
Oのダングリングボンドが生成すれば、いかなる処理で
も構わない。
It should be noted that the irradiation treatment shown in the text is only an example, and the bonding of O-Si on the glass surface is broken and -Si≡
Any process may be used as long as dangling bonds of O are generated.

【0054】尚、成形品表面に付いたCH膜は成形品を
強アルカリ+界面活性剤に30分浸しておくことで容易
に除去できた。
The CH film on the surface of the molded article could be easily removed by immersing the molded article in a strong alkali + surfactant for 30 minutes.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上のように、第1の本発明によれば、
光学素子成形用素材を照射処理後にCHコートを行うこ
とにより、CH膜とガラスの密着を高め、CH膜本来の
離型性アップ効果を発揮し、さらに、高屈折率鉛フリー
SFガラスのように高濃度のTiOやNbを含
む反応性が極めて高いガラスの反応性を押さえる効果が
ある。
As described above, according to the first aspect of the present invention,
By applying CH coating after irradiation treatment of the optical element molding material, the adhesion between the CH film and the glass is enhanced, the CH film's original release property improving effect is exhibited, and further, like the high refractive index lead-free SF glass This has the effect of suppressing the reactivity of glass having a very high reactivity containing a high concentration of TiO 2 or Nb 2 O 5 .

【0056】したがって、前述した光学ガラス成形用素
材としての必要条件を全て満足した光学ガラスのプレス
成形用素材を提供したものであり、高精度なこうがクガ
ラス素子を極めて短いタクトで大量に製造するために極
めて有効である。また、高屈折率鉛フリーSFガラスの
ように高濃度のTiOやNbを含む反応性が極
めて高いガラスに対しては、従来の方法では、離型温度
をどんなに下げても効果がなく、本発明だけが有効であ
る。
Accordingly, the present invention provides a material for press-molding optical glass which satisfies all the above-mentioned requirements as a material for optical glass molding, and manufactures high-precision glass elements in a large amount with an extremely short tact. It is extremely effective for. In addition, with respect to a glass having a very high reactivity containing a high concentration of TiO 2 or Nb 2 O 5 , such as a high refractive index lead-free SF glass, the effect of the conventional method can be reduced even if the mold release temperature is lowered. Instead, only the present invention is effective.

【0057】次に、第2の本発明によれば、前記CH被
膜の膜厚を、0.5〜900nmとしたので、前述の効
果が良好に得られる効果がある。
Next, according to the second aspect of the present invention, since the thickness of the CH film is set to 0.5 to 900 nm, there is an effect that the above-mentioned effects can be favorably obtained.

【0058】また、第3の本発明によれば、照射処理を
低コストで効果的に行うことができるので、前述の効果
が良好に得られる。
Further, according to the third aspect of the present invention, since the irradiation treatment can be effectively performed at low cost, the above-mentioned effects can be obtained well.

【0059】本出願に係る第4の発明によれば、前記被
覆を成形後に剥がすので、成形品のレンズ性能を本発明
の方式が悪化させることは無い。
According to the fourth aspect of the present invention, since the coating is peeled off after molding, the lens performance of the molded article is not deteriorated by the method of the present invention.

【0060】本発明に係る第5の発明によれば、請求項
4に記載の剥がしは、化学的方法または物理的方法ある
いは、2つの併用からなるので容易に剥がすことがで
き、コストアップを最小限に押さえることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the peeling described in claim 4 can be easily peeled off by a chemical method, a physical method or a combination of the two, and the cost increase can be minimized. Can be kept to a minimum.

【0061】以上のように本発明は、光学ガラス成形用
素材としての必要条件を全て満足した光学ガラスのプレ
ス成形用素材を提供したものであり、高屈折率鉛フリー
SFガラスを含む全ての光学ガラスから高精度な光学ガ
ラス素子を極めて短いタクトで大量に製造するために極
めて有効である。
As described above, the present invention provides a material for press-molding an optical glass which satisfies all the necessary conditions as a material for molding an optical glass. This is extremely effective for mass-producing high-precision optical glass elements from glass in a very short tact.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の第1形態例で用いた型を示す概
略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a mold used in a first embodiment of the present invention.

【図2】光学素子のプレス成形装置の概略断面図であ
る。
FIG. 2 is a schematic sectional view of a press forming apparatus for an optical element.

【図3】炭化水素膜堆積装置の概略構成を示す模式図で
ある。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a hydrocarbon film deposition apparatus.

【図4】本発明の実施の第1形態例で用いた光学素子成
形素材を示す概略断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing an optical element molding material used in the first embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 型母材 2 型表面保護膜 24 チャンバー 25 上軸 26 下軸 27 ヒーターブロック 28 ヒーターブロック 29 上型 30 下型 31 ガラス 32 油圧シリンダー 112 真空槽 114 排気口 116 ガス導入ロ 122 ドーム状ホルダ 124 ヒータ 126 水晶膜厚モニタ 128 高周波印加用アンテナ 130 光学素子成形素材 131 CH膜 Reference Signs List 1 type base material 2 type surface protective film 24 chamber 25 upper shaft 26 lower shaft 27 heater block 28 heater block 29 upper die 30 lower die 31 glass 32 hydraulic cylinder 112 vacuum chamber 114 exhaust port 116 gas introduction port 122 dome shaped holder 124 heater 126 Quartz film thickness monitor 128 High frequency application antenna 130 Optical element molding material 131 CH film

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガラスよりなる光学素子成形用素材を成
形用型内に収容して加熱下でプレス成形することにより
光学素子を製造する方法において、成形素材の表面を照
射処理後に、炭化水素膜を被覆した光学素子成形素材を
成形によりプレス成形してなる、ガラス光学素子及びそ
の成形方法。
1. A method of manufacturing an optical element by housing an optical element molding material made of glass in a molding die and press-molding the material under heating, wherein the surface of the molding material is irradiated with a hydrocarbon film. A glass optical element and a method for molding the optical element, which are obtained by press-molding an optical element molding material coated with a resin.
【請求項2】 前記被覆の膜厚が、0.5〜900nm
であることを特徴とする請求項1に記載のガラス光学素
子及びその成形方法。
2. The coating according to claim 1, wherein said coating has a thickness of 0.5 to 900 nm.
The glass optical element according to claim 1, and a molding method thereof.
【請求項3】 前記照射処理が光(レーザー)、プラズ
マ(陽、陰イオン)、電磁波(電子)の照射から選ばれ
る少なくとも1つであることを特徴とする請求項1に記
載のガラス光学素子及びその成形方法。
3. The glass optical element according to claim 1, wherein the irradiation treatment is at least one selected from irradiation of light (laser), plasma (positive and negative ions), and electromagnetic waves (electrons). And its molding method.
【請求項4】 前記被覆を成形後に剥がすことを特徴と
する請求項1に記載のガラス光学素子及びその成形方
法。
4. The glass optical element according to claim 1, wherein the coating is peeled off after molding.
【請求項5】 請求項4に記載の剥がしは、化学的方法
または物理的方法、或は、2方法の併用からなることを
特徴とする請求項1に記載のガラス光学素子及びその成
形方法。
5. The glass optical element according to claim 1, wherein the peeling according to claim 4 comprises a chemical method or a physical method, or a combination of two methods.
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