JP2004123520A - Method for manufacturing glass product - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a glass product by which a glass product free of surface tarnish, clouding or cracking can easily be obtained without requiring large-scale equipment. <P>SOLUTION: The method for manufacturing a glass product includes a step of heat-softening a glass preform and a step of press-forming it with a shaping die. A glass preform having a surface free energy of ≥60 mJ/m<SP>2</SP>is subjected to a heat softening step and then to a press-forming step, or a surface layer is formed on a glass preform having surface free energy of ≥60 mJ/m<SP>2</SP>and the glass preform is subjected to a heat softening step and a press-forming step. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

 本発明は、加熱軟化したガラス素材を成形型内でプレス成形するガラス製品、特にガラス光学素子の製造方法に関する。 {Circle over (1)} The present invention relates to a method for producing a glass product, particularly a glass optical element, by press-molding a heat-softened glass material in a molding die.

 精密光学ガラス素子を簡便に生産性よく成形する方法として、モールドプレス法がある。モールドプレス法は、予めガラスを溶融固化もしくは冷間加工して所定の形状にした成形用ガラス素材を成形用型内に投入し、加熱軟化により成形可能になった状態でこれを押圧し、成形されたガラス素子が型内に保持された状態でこれを冷却してガラス素子を得る方法である。精密加工された金型を用いるため、この方法によれば、成形後のガラス素子の研磨加工を要しない。 モ ー ル ド As a method for easily forming a precision optical glass element with high productivity, there is a mold press method. In the mold press method, a glass material for molding that has been melt-solidified or cold-worked in advance and formed into a predetermined shape is put into a molding die, and it is pressed in a state where it can be molded by heating and softening, and molded. In this method, a glass element is cooled by cooling the glass element held in a mold. According to this method, since a precision-processed mold is used, polishing of the formed glass element is not required.

 モールドプレス法によってガラス素子を成形する場合、成形用ガラス素材と金型とがガラスの軟化点以上の高温で密着する。そのため、ガラスと型の界面で反応が生じてガラスの一部が金型表面に融着したり、ガラス素子の表面にクモリ、白濁が生じたり、ワレ等の欠陥が発生し、良好なガラスレンズを得るには困難があった。 (4) When a glass element is formed by a mold press method, a glass material for molding and a mold adhere to each other at a high temperature equal to or higher than the softening point of glass. Therefore, a reaction occurs at the interface between the glass and the mold, and a part of the glass is fused to the surface of the mold, cloudiness or cloudiness occurs on the surface of the glass element, and defects such as cracks are generated. Was difficult to get.

 これらの問題に対し、ガラス素材の表面をあらかじめ改質する方法が知られている。
 特開平9−71424号公報(特許文献1)には、成形用ガラス素材をその粘度が109 〜1014ポアズの範囲に存するような温度で103 Pa以下の減圧下に暴露する方法が開示されている。この方法では、ガラス素子表面のクモリや白濁の発生の原因を、成形用ガラス素材の表面の反応性や揮発と解釈し、これらを低減するために、上述のとおり、減圧下での加熱処理を行う。
To solve these problems, a method of modifying the surface of a glass material in advance is known.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-71424 (Patent Document 1) discloses a method of exposing a glass material for molding under a reduced pressure of 10 3 Pa or less at a temperature such that its viscosity is in a range of 10 9 to 10 14 poise. Have been. In this method, the cause of cloudiness or cloudiness on the surface of the glass element is interpreted as the reactivity or volatilization of the surface of the molding glass material, and as described above, heat treatment under reduced pressure is performed to reduce these. Do.

 この方法によれば、一定の効果が見られるものの、減圧下での加熱処理と云う手段では成形用ガラス素材の表面層の状態が不均一となるためか、同一金型で繰り返し成形、たとえば500回以上の連続成形を行うと、金型の表面もしくは金型に設けた離型膜の表面に部分的に融着が発生して不良率が急増し、十分に満足のいく結果は得られなかった。 According to this method, although a certain effect can be seen, the heat treatment under reduced pressure may cause the surface layer state of the forming glass material to be non-uniform, or may be repeatedly formed with the same mold, for example, 500 times. When performing continuous molding more than once, partial fusion occurs on the surface of the mold or the surface of the release film provided on the mold, the defect rate increases rapidly, and a satisfactory result is not obtained. Was.

 また、成形用ガラス素材の表面に膜を形成する方法が知られている。
 特公平2−31012号公報(特許文献2)には、ガラスと型の相互に対向する表面のうち少なくとも一方に炭素膜を形成することにより、融着を防止する方法が記載されている。
 特開平8−277125号公報(特許文献3)には、酸化イットリウムや酸化セリウムなどIIIA属の金属酸化物を真空蒸着やスパッタ法で、ガラス表面に被膜として形成する方法が開示されている。
 特開平11−236225号公報(特許文献4)には、Mo、W及びNbなどの硫化物やセレン化物を真空蒸着やスパッタ法でガラス表面に被膜として形成する方法が開示されている。
Further, a method of forming a film on the surface of a glass material for molding is known.
Japanese Patent Publication No. 2-31012 (Patent Literature 2) describes a method for preventing fusion by forming a carbon film on at least one of surfaces of glass and a mold facing each other.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-277125 (Patent Document 3) discloses a method of forming a metal oxide of group IIIA such as yttrium oxide or cerium oxide on a glass surface by vacuum evaporation or sputtering.
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-236225 (Patent Document 4) discloses a method of forming a sulfide or selenide such as Mo, W, and Nb as a film on a glass surface by vacuum evaporation or sputtering.

特開平9−71424号公報JP-A-9-71424 特公平2−31012号公報Japanese Patent Publication No. 2-31012 特開平8−277125号公報JP-A-8-277125 特開平11−236225号公報JP-A-11-236225

 上記特許文献に記載の方法によれば、一定の効果が見られるものの、同一金型で繰り返し成形、例えば、1000回以上の連続成形を行うと、徐々に、又は突発的に成形後の光学ガラス素子表面の白濁、曇り、ワレが発生し、十分に満足のいくものではなかった。
 本発明は、上記事情に鑑みなされたものであって、プレス成形の際の融着、及びそれに起因する成形体表面のクモリ、白濁、もしくはワレが抑止されたガラス製品を得ることができるガラス製品の製造方法を提供することを目的とする。
According to the method described in the above patent document, although a certain effect is seen, repeated molding with the same mold, for example, when continuous molding is performed 1000 times or more, gradually, or suddenly after molding optical glass The device surface was clouded, clouded, and cracked, and was not sufficiently satisfactory.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a glass product capable of obtaining a glass product in which fusion during press molding and clouding, turbidity, or cracks on the surface of a molded product due to the fusion are suppressed. It is an object of the present invention to provide a method for producing the same.

 上記課題を解決する本発明は以下の通りである。
[請求項1]予備成形されたガラス素材を加熱軟化する工程、および成形型により加圧成形する工程を含む、ガラス製品の製造方法であって、60mJ/m2以上の表面自由エネルギーを有するガラス素材を、加熱軟化工程に供し、次いで加圧成形工程に供することを特徴とする製造方法。
[請求項2]予備成形されたガラス素材を、その表面自由エネルギーが60mJ/m2以上となるように洗浄し、かつ加熱軟化工程開始まで、60mJ/m2以上の表面自由エネルギーを維持できる環境で保持する、請求項1に記載の製造方法。
[請求項3]予備成形されたガラス素材を加熱軟化する工程、および成形型により加圧成形する工程を含む、ガラス製品の製造方法であって、60mJ/m2以上の表面自由エネルギーを有するガラス素材に表面層を形成した後に、加熱軟化工程および加圧成形工程に供することを特徴とするガラス製品の製造方法。
[請求項4]前記表面層が膜厚0.1nm以上1μm以下である炭素を主成分とする薄膜であることを特徴とする請求項3記載の製造方法。
[請求項5]予備成形されたガラス素材を、その表面自由エネルギーが60mJ/m2以上となるように洗浄し、かつ表面層を形成するまで、60mJ/m2以上の表面自由エネルギーを維持できる環境で保持する、請求項3または4に記載の製造方法。
The present invention for solving the above problems is as follows.
[Claim 1] A method for producing a glass product, comprising a step of heat-softening a preformed glass material and a step of pressure-forming with a forming die, wherein the glass has a surface free energy of 60 mJ / m 2 or more. A production method comprising subjecting a material to a heat softening step and then to a pressure molding step.
Environment the claims 2] preformed glass material, the surface free energy is washed so that 60 mJ / m 2 or more, and heat softening step to start, can maintain a 60 mJ / m 2 or more surface free energy The manufacturing method according to claim 1, wherein the holding is performed.
[Claim 3] A method for producing a glass product, comprising a step of heat-softening a preformed glass material and a step of press-forming with a forming die, wherein the glass has a surface free energy of 60 mJ / m 2 or more. A method for producing a glass product, comprising subjecting a material to a heat softening step and a pressure molding step after forming a surface layer on the material.
[4] The method according to [3], wherein the surface layer is a thin film containing carbon as a main component and having a thickness of 0.1 nm or more and 1 μm or less.
[Claim 5] The preformed glass material is washed so that its surface free energy becomes 60 mJ / m 2 or more, and the surface free energy of 60 mJ / m 2 or more can be maintained until a surface layer is formed. The manufacturing method according to claim 3, wherein the method is held in an environment.

 以上説明したように、本発明によれば、ガラス素材を成形用型でプレス成形し、光学素子を製造するに際して、予備成形されたガラスの表面自由エネルギーが60mJ/m2以上である成形用ガラス素材、または表面自由エネルギーが60mJ/m2以上である成形用ガラス素材に表面層を形成したガラス素材を用いることにより、クモリ、白濁および/もしくはワレ等を生じることなく安定してガラス製品を生産することができる。 As described above, according to the present invention, a glass material is press-molded with a molding die, and when manufacturing an optical element, the surface free energy of the preformed glass is 60 mJ / m 2 or more. By using a glass material with a surface layer formed on a material or a molding glass material with a surface free energy of 60 mJ / m 2 or more, stable production of glass products without clouding, cloudiness, and / or cracking can do.

 本発明は、予備成形されたガラス素材を加熱軟化する工程、および成形型により加圧成形する工程を含む、ガラス製品の製造方法であって、第1の態様は、60mJ/m2以上の表面自由エネルギーを有するガラス素材を、加熱軟化工程に供し、次いで加圧成形工程に供することを特徴とし、第2の態様は、60mJ/m2以上の表面自由エネルギーを有するガラス素材に表面層を形成した後に、加熱軟化工程および加圧成形工程に供することを特徴とする。いずれの態様においても、予備成形されたガラス素材として、表面自由エネルギーが60mJ/m2以上であるガラス素材を用いる。 The present invention is a method for producing a glass product, comprising a step of heating and softening a preformed glass material, and a step of pressure molding with a molding die, wherein the first aspect has a surface of 60 mJ / m 2 or more. A glass material having free energy is subjected to a heat softening step and then to a pressure molding step. The second embodiment is that a surface layer is formed on a glass material having a surface free energy of 60 mJ / m 2 or more. After that, it is subjected to a heating softening step and a pressure forming step. In any of the embodiments, a glass material having a surface free energy of 60 mJ / m 2 or more is used as the preformed glass material.

 成形された光学素子のクモリといった外観不良、及びワレが、主に、成形用ガラス素材と型表面もしくは型表面に設けられた離型膜表面との融着に起因することは、経験的に知られている。さらに、本発明者らは、詳細に調査した結果、この融着の大部分が、型表面もしくは離型膜表面に付着した異物を起点にして発生していることを究明した。ESCA等の表面分析の結果、この異物の主成分は、成形用ガラス素材中には含まれない有機系のものと同定された。そして、さらに検討した結果、成形用ガラス素材表面に存在する汚れが、突発的にプレス中に発生する、又は微量な汚れが、プレスを重ねることにより、型表面もしくは離型膜表面に徐々に濃縮されることがわかった。 It is empirically known that poor appearance such as clouding of the molded optical element and cracks are mainly caused by fusion between the molding glass material and the mold surface or the release film surface provided on the mold surface. Have been. Further, as a result of a detailed investigation, the present inventors have found that most of the fusion is generated from foreign matters adhering to the surface of the mold or the surface of the release film. As a result of surface analysis using ESCA or the like, the main component of the foreign substance was identified as an organic substance not contained in the glass material for molding. As a result of further investigation, dirt present on the surface of the molding glass material is suddenly generated during pressing, or a trace amount of dirt is gradually concentrated on the mold surface or the release film surface by repeatedly pressing. I knew it would be done.

 また、成形用ガラス素材の表面に炭素膜を形成した場合でも、融着不良が急増するプレス回数は延長されるが、やはり、1000回程度の連続プレスで融着不良が急増していた。そこで、融着不良が急増した型表面について検討したところ、上記と同様に異物が付着しており、これをESCA等の表面分析した結果、同様に、この異物の主成分は、成形用ガラス素材中には含まれない有機系のものであった。成形用ガラス素材の表面に炭素膜を形成した場合でも、成形用ガラス素材表面の微量な汚れが、プレスを重ねることにより、型表面もしくは離型膜表面に濃縮されることがわかった。 Also, even when a carbon film was formed on the surface of the glass material for molding, the number of presses at which the fusion failure increased rapidly was prolonged, but the fusion failure also increased rapidly after about 1000 continuous presses. Therefore, when the mold surface where the fusion failure was rapidly increased was examined, foreign matter was attached in the same manner as described above, and as a result of surface analysis using ESCA or the like, the major component of the foreign matter was found to be the glass material for molding. It was an organic substance that was not included. It was found that even when a carbon film was formed on the surface of the glass material for molding, a slight amount of dirt on the surface of the glass material for molding was concentrated on the surface of the mold or the surface of the release film by repeatedly pressing.

 成形用ガラス素材表面の有機系汚れは微量であるため、直接評価することは困難である。しかし、本発明者らは、成形用ガラス素材表面の有機系汚れを、純水、CH2I2、グリセリン、イソペンタン、パーフルオロヘキサン等の濡れ角測定よりOwens-Wendt-Kaelble法を用いて解析される表面自由エネルギーにより定量的に評価できることを見出した。表面自由エネルギー値が小さい成形用ガラス素材は、有機系汚れが多いことも判明した。そして、さらに、成形用ガラス素材の表面エネルギーとプレス回数による融着不良率の推移について調査した。 Since the amount of organic dirt on the surface of the glass material for molding is very small, it is difficult to directly evaluate it. However, the present inventors analyzed the organic stain on the surface of the molding glass material by using the Owens-Wendt-Kaelble method from the measurement of the wetting angle of pure water, CH 2 I 2 , glycerin, isopentane, perfluorohexane, etc. It has been found that it is possible to quantitatively evaluate the surface free energy. It has also been found that a molding glass material having a small surface free energy value has a large amount of organic stains. Further, the transition of the defective fusion rate due to the surface energy of the glass material for molding and the number of presses was investigated.

 表面自由エネルギーは公知の接触角測定器を用いて測定することができる。即ち、上記液体の中から2種類の異なるものを用いて、測定対象の表面の濡れ角(接触角)を測定し、算定できる。例えば、純水およびCH2I2の濡れ角測定よりOwens-Wendt-Kaelble法を用いた表面自由エネルギーの評価を以下のように行うことができる。表面自由エネルギー(γ)は、固体又は液体の分散力(Dispersion Force)γdと固体又は液体の極性相互作用力(Polar Interaction Force)γpとの和で与えられる。 The surface free energy can be measured using a known contact angle measuring device. That is, the wetting angle (contact angle) of the surface of the measurement object can be measured and calculated using two different types of the above liquids. For example, evaluation of the surface free energy using the Owens-Wendt-Kaelble method based on the measurement of the wetting angle of pure water and CH 2 I 2 can be performed as follows. The surface free energy (γ) is given by the sum of a solid or liquid dispersion force (γ) d and a solid or liquid polar interaction force (γp).

Figure 2004123520
(1)式を固体の表面自由エネルギー(γs)で考えると、
Figure 2004123520
Considering equation (1) in terms of solid surface free energy (γs),

Figure 2004123520
となる。ここで添字のsはSolidを表わす。
 また、同様に液体では
Figure 2004123520
It becomes. Here, the subscript s represents Solid.
Also, for liquids

Figure 2004123520
であり、添字LはLiquidを表す。膜の表面自由エネルギーは、水とCH2I2(ジヨードメタン)の2種類の液体を用い、それぞれを固体上に同量滴下し、求めた接触角から表面自由エネルギーを算出する。
 Owens-Wendt-Kaelble法により、以下の計算式を用いた。
Figure 2004123520
And the subscript L represents Liquid. The surface free energy of the film is calculated by using two kinds of liquids, water and CH 2 I 2 (diiodomethane), dropping the same amount on a solid, and calculating the surface free energy from the obtained contact angle.
The following formula was used according to the Owens-Wendt-Kaelble method.

Figure 2004123520
 尚、2種類の液体のγL d及びγL pはそれぞれ表1の文献値を使用し、(3)式より2種類の液体それぞれのγLを求める。
Figure 2004123520
It should be noted that γ L d and γ L p of the two types of liquids use the literature values shown in Table 1, respectively, and γ L of each of the two types of liquids is obtained from equation (3).

Figure 2004123520
 例えば、水の接触角が104.9°、ジヨードメタンの接触角は72.0°であれば、(4)式のθに代入し、その他のエネルギー値は表1の値を用いる。その結果
Figure 2004123520
For example, if the contact angle of water is 104.9 ° and the contact angle of diiodomethane is 72.0 °, it is substituted into θ of the equation (4), and the other energy values are as shown in Table 1. as a result

Figure 2004123520
 上式(6)によって得られたγsdを(5)式に代入すると
Figure 2004123520
Substituting γs d obtained by the above equation (6) into the equation (5)

Figure 2004123520
   
となり、これら(6)及び(7)式の値を(2)式に代入することにより
Figure 2004123520

By substituting the values of equations (6) and (7) into equation (2),

Figure 2004123520
 従って、固体の表面自由エネルギーγsが22.30mJ/m2と求められる。
Figure 2004123520
Therefore, the surface free energy γs of the solid is determined to be 22.30 mJ / m 2 .

 表2に、ホウ酸塩光学ガラスからなるガラスAの成形用ガラス素材について、表面自由エネルギーとプレス回数による融着不良率の推移を調査した結果を示す。この結果から、成形用ガラス素材の表面自由エネルギーが60mJ/m2以上では、融着発生が飛躍的に低減することが分かる。また、成形用ガラス素材の表面に炭素膜を形成した場合について同様の調査を行い、その結果を表3に示す。この場合でも、表面自由エネルギーが60mJ/m2以上の成形用ガラス素材に表面層を形成したものは、融着発生が飛躍的に低減することが分かる。 Table 2 shows the results of examining changes in the surface free energy and the defective fusion rate depending on the number of presses for the glass material for molding glass A made of borate optical glass. From this result, it can be seen that when the surface free energy of the forming glass material is 60 mJ / m 2 or more, the occurrence of fusion is dramatically reduced. In addition, the same investigation was performed on a case where a carbon film was formed on the surface of the molding glass material, and the results are shown in Table 3. Even in this case, it can be seen that in the case where the surface layer is formed on a molding glass material having a surface free energy of 60 mJ / m 2 or more, the occurrence of fusion is significantly reduced.

Figure 2004123520
Figure 2004123520

Figure 2004123520
Figure 2004123520

 本発明は、この究明された結果をもとになされたものであり、表面自由エネルギーを60mJ/m2以上にした成形用ガラス素材を用いることで、融着不良を飛躍的に低減することができる。
 表面エネルギーが60mJ/m2未満であるガラス素材をプレス成形に供し続けると、汚れの、型表面または型表面上に設けた離型膜表面への付着、濃縮が、少ないプレス回数でも発生し易くなる。その結果、界面で汚れ(有機物)が反応を起こし、ガラス素材の型表面または離型膜表面への融着、特にサブμmサイズの微小な融着が多数発生し、このため、光学的な鏡面仕上を施した型表面又は離型膜表面が粗れ、凹凸が生じる。これを転写することにより、成形された光学素子にクモリや白濁などの欠陥が生じる。また、融着した部位を基点として、光学素子のワレが生じる。上記表からは、表面自由エネルギーを65mJ/m2以上にした成形用ガラス素材を用いることがさらに好ましいことが分かる。
The present invention has been made based on the results of this finding, and by using a molding glass material having a surface free energy of 60 mJ / m 2 or more, it is possible to dramatically reduce fusion defects. it can.
If a glass material having a surface energy of less than 60 mJ / m 2 is continuously subjected to press molding, dirt, adhesion to the mold surface or the release film surface provided on the mold surface, concentration easily occurs even with a small number of presses. Become. As a result, dirt (organic matter) reacts at the interface, and fusion to the mold surface or release film surface of the glass material, especially a large number of sub-μm-sized fusions, occurs. The finished mold surface or release film surface is rough and uneven. By transferring this, defects such as cloudiness and cloudiness occur in the molded optical element. In addition, cracking of the optical element occurs from the fused portion as a base point. The above table shows that it is more preferable to use a molding glass material having a surface free energy of 65 mJ / m 2 or more.

 60mJ/m2以上の表面自由エネルギーを有する成形用ガラス素材は、成形用ガラス素材を精密に洗浄することにより得られる。さらに、成形用ガラス素材の表面には、大気中の微少な有機系汚れが付着、吸着し、時間の経過とともに有機系汚れが増加し、これに伴い、表面自由エネルギーも洗浄後の時間経過とともに低下する。従って、洗浄後、プレスまでの間、成形用ガラス素材を清浄な環境下で保管することも重要である。 A molding glass material having a surface free energy of 60 mJ / m 2 or more can be obtained by precisely cleaning the molding glass material. In addition, minute organic dirt in the air adheres to and adheres to the surface of the glass material for molding, and the organic dirt increases with the passage of time, and the surface free energy also increases with the lapse of time after cleaning. descend. Therefore, it is also important to store the forming glass material in a clean environment after washing and before pressing.

 成形用ガラス素材の精密洗浄の方法としては、汚れの物理的剥離、基材表面エッチングをともなう汚れのリフトオフおよび汚れの溶解の原理に基づく湿式法、UVオゾン処理や酸素プラズマ処理に代表される汚れの酸化分解を利用した乾式法等を適宜利用できる。 As methods for precision cleaning of glass materials for molding, there are physical methods of dirt removal, dirt lift-off with substrate surface etching and wet methods based on the principle of dissolution of dirt, dirt represented by UV ozone treatment and oxygen plasma treatment. A dry method or the like utilizing oxidative decomposition of can be appropriately used.

 湿式法では、通常、「物理的剥離」→「基材表面エッチングをともなう汚れのリフトオフ」→「汚れの溶解」を、この順に行うことができる。 In the wet method, usually, “physical peeling” → “lift-off of dirt accompanying etching of the substrate surface” → “dissolution of dirt” can be performed in this order.

 「物理的剥離」では、例えば、超音波やブラシッシングの手法が用いられる。洗浄効果を高めるための洗剤(酸性、中性、アルカリ性)などの薬液を添加し、物理作用と化学作用の相乗効果により、汚れを効率よく除去することもできる。具体的には、例えば、以下のように行うことができる。
超音波やブラッシング; 超音波は数KHz〜数MHz、ブラッシングは光学ブラッシング
洗剤(酸性、中性、アルカリ性)などの薬液; 一般的な光学用洗剤液(アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤など)
洗浄時間や温度; 0.5分〜15分、20℃〜70℃
洗浄後にはリンスを行い、リンス(すすぎ)には、一般的に、純水が用いられる。
In the “physical peeling”, for example, a technique of ultrasonic waves or brushing is used. By adding a chemical solution such as a detergent (acidic, neutral, or alkaline) for enhancing the cleaning effect, dirt can be efficiently removed by a synergistic effect of physical action and chemical action. Specifically, for example, it can be performed as follows.
Ultrasonic wave and brushing; Ultrasonic wave is several KHz to several MHz, brushing is chemical solution such as optical brushing detergent (acidic, neutral, alkaline); general optical detergent solution (anionic surfactant, nonionic surfactant) Such)
Washing time and temperature; 0.5 to 15 minutes, 20 to 70 ° C
After washing, rinsing is performed, and pure water is generally used for rinsing.

 「基材表面エッチングをともなう汚れのリフトオフ」では、成形用ガラス素材表面のエッチングに適した酸性もしくはアルカリ性の薬剤を添加した溶液に、成形用ガラス素材を浸漬する。効果を高めるために、超音波や加熱などの手段を用いてもよい。酸性もしくはアルカリ性の薬剤; 炭酸水素アンモニウム、フッ化水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、水酸化アンモニウムなど薬剤を添加した溶媒; 純水洗浄時間や温度; 0.5分〜60分、20℃〜70℃この洗浄の後にもリンスを行い、リンス(すすぎ)には、一般的に、純水が用いられる。 In “lift-off of dirt accompanying etching of the base material surface”, the forming glass material is immersed in a solution containing an acidic or alkaline agent suitable for etching the surface of the forming glass material. Means such as ultrasonic waves or heating may be used to enhance the effect. Acidic or alkaline chemicals; solvent with added chemicals such as ammonium bicarbonate, ammonium bifluoride, ammonium carbonate, ammonium hydroxide; pure water cleaning time and temperature; 0.5-60 minutes, 20-70 ° C after this cleaning Rinsing is also performed, and pure water is generally used for rinsing.

 また、「汚れの溶解」、とくに有機系汚れの溶解では、エチルエーテル、アセトン、イソプロピルアルコールなどの有機系溶剤に、成形用ガラス素材を浸漬する。効果を高めるために、超音波や加熱などの手段を用いてもよい。洗浄時間や温度; 0.5分〜15分、20℃〜70℃リンス(すすぎ)には、一般的に、イソプロピルアルコールが用いられ、リンス後、ベーパー乾燥が用いられる。 In addition, in the “dissolution of dirt”, particularly in the dissolution of organic dirt, a glass material for molding is immersed in an organic solvent such as ethyl ether, acetone, or isopropyl alcohol. Means such as ultrasonic waves or heating may be used to enhance the effect. Cleaning time and temperature; 0.5 minutes to 15 minutes, 20 ° C. to 70 ° C. Rinsing (rinsing) generally uses isopropyl alcohol, and after rinsing, vapor drying is used.

 精密洗浄し、表面自由エネルギーが60mJ/m2以上になった成形用ガラス素材は、表面自由エネルギー低下の原因となる有機系汚染源から隔離することが好ましい。そのための成形用ガラス素材の保管方法としては、有機系汚染源が排除されたクリーン環境、たとえば、空気中の全有機炭素濃度が1000μgC/L以下に相当する環境が好ましい。より好ましくは、500μgC/L以下、更に好ましくは、100μgC/L以下である。ここでいう、全有機炭素濃度とは、雰囲気空気を、1L/min.の流速で純水中へバブリングした水試料について、公知のTOC(全有機炭素)測定装置を使用して全有機炭素濃度を測定し、その測定値から空気1L中の全有機炭素濃度を換算した値を用いる。 It is preferable that the glass material for molding, which has been subjected to precision cleaning and has a surface free energy of 60 mJ / m 2 or more, is isolated from an organic contamination source which causes a decrease in surface free energy. As a method for storing the glass material for molding therefor, a clean environment from which organic pollutants are eliminated, for example, an environment in which the total organic carbon concentration in the air is equal to or less than 1000 μgC / L is preferable. More preferably, it is 500 μgC / L or less, and still more preferably 100 μgC / L or less. The term “total organic carbon concentration” as used herein refers to the total organic carbon concentration of a water sample obtained by bubbling atmospheric air into pure water at a flow rate of 1 L / min. Using a known TOC (total organic carbon) measuring device. Is measured, and the value obtained by converting the total organic carbon concentration in 1 L of air from the measured value is used.

 具体的には、バブリングした雰囲気空気の総量は20L、水試料のTOCが100μg/Lとすると、空気中の全有機炭素濃度は100μgC/L/20L=100μgC/Lとなる。全有機炭素濃度を1000μgC/L以下とする為には、アルコール等の有機物がガラス素材の保管、又は搬送環境に入らないように、成形用ガラス素材を隔離することが好ましい。 Specifically, if the total amount of bubbled atmospheric air is 20 L and the TOC of the water sample is 100 μg / L, the total organic carbon concentration in the air is 100 μg C / L = 20 μC / L. In order to keep the total organic carbon concentration at 1000 μg C / L or less, it is preferable to isolate the glass material for molding so that organic substances such as alcohol do not enter the storage or transportation environment of the glass material.

 また、成形用ガラス素材の環境の清浄度を管理することが適切である。例えばISOクラス5以下のクリーンルームもしくはクリーンブースに相当する環境が好ましい。より好ましくは、クラス4、更にはクラス3以下がよい。ここでいうクラスとは、ISO-14644(Part1)に基く。1立方メートル中の粒径0.1μm以上の粒子数の10のべき数をとり10x個/m3のときISOクラスxと表す。
 清浄度の測定は、公知のパーティクルカウンタ(光散乱式係数機)を用いて、ISO-14644に基づいた方法で測定ができる。
 尚、乾式洗浄の場合には、公知の酸素プラズマクリーナー、水素プラズマクリーナー、UVオゾンクリーナーを用いることができ、又はアルゴンイオンエッチングを利用することができる。
It is also appropriate to control the environmental cleanliness of the forming glass material. For example, an environment equivalent to a clean room or a clean booth of ISO class 5 or less is preferable. More preferably, class 4 is preferable, and class 3 or lower is preferable. The class mentioned here is based on ISO-14644 (Part1). The exponent of the number of particles having a particle size of 0.1 μm or more in one cubic meter is taken as a power of 10, and when it is 10 x particles / m 3 , it is expressed as ISO class x.
The cleanliness can be measured using a known particle counter (light scattering coefficient machine) by a method based on ISO-14644.
In the case of dry cleaning, a known oxygen plasma cleaner, hydrogen plasma cleaner, UV ozone cleaner can be used, or argon ion etching can be used.

 上述のように、成形用ガラス素材表面には、大気中に存在する有機物も付着し、表面自由エネルギー低下の原因となる。そこで、プレス成形に60mJ/m2以上の表面自由エネルギーを有する成形用ガラス素材を確実に供給するために、成形用ガラス素材を加熱軟化する前に、成形用ガラス素材のロット毎に表面自由エネルギーの抜き取り検査することが好ましい。そして、検査の結果、表面自由エネルギーの最低値が60mJ/m2以上のロットの成形用ガラス素材のみ加熱軟化工程に供する。表面自由エネルギーの最低値が60mJ/m2未満のロットの成形用ガラス素材は、再度、精密洗浄に供する。尚、好ましくは、ロット内の複数のガラス素材の表面自由エネルギーのバラツキが中央値±5mJ/m2となるように、より好ましくは、中央値±2mJ/m2になるように保管、搬送環境をクリーン化する。 As described above, organic substances existing in the air also adhere to the surface of the molding glass material, causing a reduction in surface free energy. Therefore, in order to reliably supply the glass material for molding with 60 mJ / m 2 or more surface free energy for press molding, prior to heat softening the glass material for molding, the surface free energy for each lot of molding glass material It is preferable to perform a sampling inspection. Then, as a result of the inspection, only the molding glass material of the lot having a minimum value of the surface free energy of 60 mJ / m 2 or more is subjected to the heat softening step. The molding glass material of the lot having a minimum surface free energy of less than 60 mJ / m 2 is subjected to precision cleaning again. Preferably, the storage and transport environment is such that the variation in surface free energy of a plurality of glass materials in a lot has a median value of ± 5 mJ / m 2 , more preferably a median value of ± 2 mJ / m 2. To clean.

 本発明を適用するガラス素材の組成や形状に特に制約は無い。但し、融着を起こしやすいガラス素材、即ち、成形面(もしくは、成形面上の離型膜)との反応性が高いフツリン酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、ホウリン酸塩、の光学ガラスからなるガラス素材に、本発明は特に有効である。 組成 There is no particular limitation on the composition and shape of the glass material to which the present invention is applied. However, optical glass of a glass material which is likely to be fused, that is, a fluorophosphate, a phosphate, a borate, a borate having a high reactivity with a molding surface (or a release film on the molding surface). The present invention is particularly effective for a glass material composed of:

 また、特に、離型し難い凹メニスカス、両凹等のレンズ形状、又は、成形面(又は成形面上の離型膜)との反応性の高い上記組成、更には、プレス温度が高いガラス素材(例えばTgが550℃以上)であって、金型の成形面もしくは離型膜が消耗し易い場合には、離型促進を目的に、予備成形されたガラスの表面自由エネルギーが60mJ/m2以上である成形用ガラス素材に表面層を形成することができる。より好ましくは、表面自由エネルギーが65mJ/m2以上であるガラス素材に表面層を形成する。 Further, in particular, the above-mentioned composition having high reactivity with a concave meniscus, a biconcave lens shape, or a molding surface (or a release film on the molding surface) that is difficult to release, and further, a glass material having a high press temperature (Eg, Tg is 550 ° C. or more) and the molding surface of the mold or the release film is easily consumed, the surface free energy of the preformed glass is 60 mJ / m 2 for the purpose of accelerating the release. A surface layer can be formed on the molding glass material described above. More preferably, a surface layer is formed on a glass material having a surface free energy of 65 mJ / m 2 or more.

 表面自由エネルギーが60mJ/m2以上である成形用ガラス素材は、上述のように精密洗浄し、有機物の汚染の少ないクリーン環境で保管し、さらには、成形用ガラス素材に表面層を形成する前に、成形用ガラス素材のロット毎に表面自由エネルギーの抜き取り検査をする。そして、表面自由エネルギーの最低値が60mJ/m2以上のロットの成形用ガラス素材のみを表面層形成工程に供する。表面自由エネルギーの最低値が60mJ/m2未満のロットの成形用ガラス素材は、再度、精密洗浄に供する。上記と同様に、あらかじめ、ロット内の表面自由エネルギーのバラツキが中央値±5mJ/m2以下、好ましくは±2mJ/m2以下であるときに、表面層を形成することが好ましい。 Before the surface free energy is 60 mJ / m 2 or more molding glass material, and precision cleaning as described above, and store it in a clean environment organic pollution, further, to form a surface layer on the glass material for molding Next, a surface free energy sampling inspection is performed for each lot of molding glass material. Then, only the forming glass material of the lot having the minimum value of the surface free energy of 60 mJ / m 2 or more is subjected to the surface layer forming step. The molding glass material of the lot having a minimum surface free energy of less than 60 mJ / m 2 is subjected to precision cleaning again. Similarly to the above, it is preferable to form the surface layer when the variation in the surface free energy within the lot is equal to or less than the median value ± 5 mJ / m 2 , preferably ± 2 mJ / m 2 in advance.

 表面層については後述するが、表面層を形成すると、表面層形成前に比べて表面自由エネルギーは低下する。しかし、表面層を形成すると、ガラス素材の汚染速度が表面層を有さないガラス素材に比較して大きく低下するため、前述のようなクリーン環境で保管管理を行なわなくても、所定の効果(成形された光学素子にクモリや白濁などの欠陥が生じることを防止する効果)が得られるという利点がある。 が The surface layer will be described later, but when the surface layer is formed, the surface free energy is lower than before the surface layer is formed. However, when the surface layer is formed, the contamination rate of the glass material is greatly reduced as compared with the glass material having no surface layer. Therefore, even if the storage management is not performed in a clean environment as described above, the predetermined effect ( This is advantageous in that an effect of preventing defects such as cloud and cloudiness from occurring in the molded optical element can be obtained.

 ガラス素材に設ける表面層としては、炭素を主成分とする薄膜や自己組織化膜等を挙げることができる。炭素を主成分とする薄膜は、ダイヤモンド、ダイヤモンド状炭素膜(以下、DLC)、水素化ダイヤモンド状炭素膜(以下、DLC:H)、テトラヘドラルアモルファス炭素膜(以下、ta-C)水素化テトラヘドラルアモルファス炭素膜(以下、ta-C:H)、アモルファス炭素膜(以下、a-C)、水素化アモルファス炭素膜(以下、a-C:H)等から選ばれる。 表面 Examples of the surface layer provided on the glass material include a thin film containing carbon as a main component and a self-assembled film. Thin films mainly composed of carbon include diamond, diamond-like carbon film (hereinafter, DLC), hydrogenated diamond-like carbon film (hereinafter, DLC: H), and tetrahedral amorphous carbon film (hereinafter, ta-C). It is selected from a tetrahedral amorphous carbon film (hereinafter, ta-C: H), an amorphous carbon film (hereinafter, aC), a hydrogenated amorphous carbon film (hereinafter, aC: H), and the like.

 また、炭素を主成分とする薄膜の成膜(形成)は、CVD法、DC−プラズマCVD法、RF−プラズマCVD法、マイクロ波プラズマCVD法、ECR−プラズマCVD法、光CVD法、レーザーCVD法等のプラズマCVD法、イオンプレーティング法などのイオン化蒸着法、スパッタ法、蒸着法やFCA(Filtered Cathodic Arc)法等の手法によって形成される。炭素を主成分とする薄膜の膜厚は、0.1nm〜1μm程度であれば良く、特に0.5nm〜100nmが好適である。膜厚が薄すぎると離型性が低下する傾向があり、膜厚が厚過ぎると融着、クモリ、白濁および/もしくはワレの防止効果が飽和する傾向があり、また、成形用ガラス素材の表面層状態が不均一になり、バラツキが大きくなり易い。 The thin film containing carbon as a main component is formed by CVD, DC-plasma CVD, RF-plasma CVD, microwave plasma CVD, ECR-plasma CVD, optical CVD, laser CVD. It is formed by a method such as a plasma CVD method such as a method, an ionization evaporation method such as an ion plating method, a sputtering method, an evaporation method, and an FCA (Filtered Cathodic Arc) method. The thickness of the thin film containing carbon as a main component may be about 0.1 nm to 1 μm, and particularly preferably 0.5 nm to 100 nm. If the film thickness is too small, the releasability tends to decrease. If the film thickness is too large, the effect of preventing fusion, clouding, cloudiness and / or cracking tends to be saturated, and the surface of the glass material for molding tends to be saturated. The layer state becomes non-uniform, and the variation tends to increase.

 自己組織化膜とは、杉村博之、高井治;日本学術振興会薄膜第131委員会第199回研究資料 平成12.2.1 p.34-39、Seunghwan Lee, Young-Seok Shon, Ramon Colorado, Jr.,Rebecca L. Guenard, T. Randall Lee and Scott S. Perry;Langmuir 16巻(2000), p.2220-2224等の文献により知られており、図3に示す様に、溶液4中の分子5が被成膜基材6の表面上に自己的に配列・組織化して形成された被覆率がほぼ100%の膜7である。自己組織化膜は、ガラス素材を、例えば、自己組織化膜用コーティング液へ浸漬することで形成できる。 Self-assembled monolayers: Hiroyuki Sugimura, Osamu Takai; Japan Society for the Promotion of Science, 131st Committee of Thin Films, 199th Research Material 2000.2.1 p.34-39, Seunghwan Lee, Young-Seok Shon, Ramon Colorado, Jr. , Rebecca L. Guenard, T. Randall Lee and Scott S. Perry; Langmuir, Vol. 16 (2000), p. 2220-2224, etc., and as shown in FIG. Is a film 7 formed by self-arranging and organizing on the surface of the film-forming substrate 6 and having a coverage of almost 100%. The self-assembled film can be formed by immersing the glass material in, for example, a coating solution for a self-assembled film.

 自己組織化膜が設けられたガラス素材は、その最表面において、分子配列がそろった有機分子会合体を形成しており、接触する物体との摩擦を極めて低くすることができる。 (4) The glass material provided with the self-assembled film forms an organic molecular aggregate having a uniform molecular arrangement on its outermost surface, and can extremely reduce friction with a contacting object.

 例えば、特定の有機分子を選択し、この有機分子を含有する溶液、例えば、有機分子を非極性有機溶媒に所定濃度で含有させたものにガラス素材を曝し、反応条件を整えることにより、有機分子の配向性がそろった有機単分子膜が形成される。有機分子が、被成膜基材の表面の基と反応して配列することで膜が形成されるため、極めて被覆率が高い成膜が可能である。膜形成を効率的に行なうため、ガラス表面の前処理を行なってもよい。有機分子としては、例えば、反応性の有機ケイ素含有化合物、反応性有機硫黄含有化合物、反応性有機フッ素含有化合物及び反応性有機窒素含有化合物を挙げることができる。これら有機化合物が、自己的・自発的に被成膜基材(ガラス)の表面との反応する官能基は、例えば、有機ケイ素含有化合物では主に−Cl基(後述する反応式(1))、有機硫黄含有化合物では主に−H基、又は(S−S)基、(後述する反応式(2)及び(3))、有機窒素含有化合物では主に−H基(後述する反応式(4))、であることができる。例えば、溶液3中の分子4の官能基(○部)と被成膜基材5の表面との反応は以下のものであることができる。 For example, by selecting a specific organic molecule and exposing the glass material to a solution containing the organic molecule, for example, a solution in which the organic molecule is contained in a non-polar organic solvent at a predetermined concentration, and adjusting the reaction conditions, An organic monomolecular film with uniform orientation is formed. Since a film is formed by the organic molecules reacting and arranging with the group on the surface of the substrate on which the film is to be formed, a film having an extremely high coverage can be formed. For efficient film formation, pretreatment of the glass surface may be performed. Examples of the organic molecule include a reactive organic silicon-containing compound, a reactive organic sulfur-containing compound, a reactive organic fluorine-containing compound, and a reactive organic nitrogen-containing compound. The functional group in which these organic compounds react spontaneously and spontaneously with the surface of the substrate (glass) to be formed is mainly a -Cl group in an organic silicon-containing compound (reaction formula (1) described later). , An organic sulfur-containing compound mainly contains a -H group or a (S-S) group (reaction formulas (2) and (3) described later), and an organic nitrogen-containing compound mainly contains a -H group (reaction formula (described below) 4)). For example, the reaction between the functional group (circle part) of the molecule 4 in the solution 3 and the surface of the substrate 5 can be as follows.

 クロロトリアルキルシラン化合物、ジクロロジアルキルシラン化合物、トリクロロアルキルシラン化合物、など、有機化合物中にCl元素をもつ基があると、これが官能基となり、反応式(1)のとおり、被成膜基材(ガラス)5の表面の−OH基と自己的・自発的に反応し、被成膜基材5の表面に前記化合物を出発原料とする自己組織化膜が形成される。 When there is a group having a Cl element in an organic compound such as a chlorotrialkylsilane compound, a dichlorodialkylsilane compound, a trichloroalkylsilane compound, etc., this becomes a functional group, and as shown in the reaction formula (1), a film-forming substrate ( It reacts spontaneously and spontaneously with -OH groups on the surface of the glass 5 to form a self-assembled film using the compound as a starting material on the surface of the substrate 5 on which the film is to be formed.

Figure 2004123520
 尚、清浄なガラス表面は反応性が高く、ガラスをクリーンな大気に曝すと空気中の水分子と反応し、ガラス表面は全面的に-OH基に覆われているため、上記の反応が進むのである。
 また、例えばアルカンチオール化合物の場合には、化合物中のS元素と結合しているH元素が官能基となり、反応式(2)のとおり、被成膜基材3の表面の−OH基と自己的・自発的に反応し、被成膜基材3の表面に前記化合物を出発原料とする自己組織化膜が形成される。
Figure 2004123520
The clean glass surface has high reactivity, and when the glass is exposed to the clean air, it reacts with water molecules in the air, and the above reaction proceeds because the glass surface is entirely covered with -OH groups. It is.
In the case of an alkanethiol compound, for example, the H element bonded to the S element in the compound becomes a functional group, and as shown in the reaction formula (2), the —OH group on the surface of the film-forming base material 3 Reacts spontaneously and spontaneously to form a self-assembled film using the compound as a starting material on the surface of the substrate 3 on which the film is to be formed.

Figure 2004123520
 更に、例えばジアルキルジスルフィド化合物の場合には、化合物中のS−S結合が官能基となり、反応式(3)のとおり、被成膜基材3の表面の−OH基と自己的・自発的に反応し、被成膜基材3の表面に前記化合物を出発原料とする自己組織化膜が形成される。
Figure 2004123520
Further, for example, in the case of a dialkyl disulfide compound, the S—S bond in the compound becomes a functional group, and as shown in the reaction formula (3), spontaneously and spontaneously interacts with the —OH group on the surface of the substrate 3 on which the film is to be formed. As a result, a self-assembled film using the compound as a starting material is formed on the surface of the film-forming substrate 3.

Figure 2004123520
 ジメチルアンモニウム化合物、アルキルジメチル(ジメチルアミノ)シラン化合物の場合には、化合物中のN元素に結合するH元素が官能基となり、反応式(4)のとおり、被成膜基材3の表面の−Cl基と自己的・自発的に反応し、被成膜基材3の表面に前記化合物を出発原料とする自己組織化膜が形成される。
Figure 2004123520
In the case of a dimethylammonium compound or an alkyldimethyl (dimethylamino) silane compound, the H element bonded to the N element in the compound becomes a functional group, and as shown in the reaction formula (4), − It reacts spontaneously and spontaneously with the Cl group to form a self-assembled film using the compound as a starting material on the surface of the film-forming substrate 3.

Figure 2004123520
 尚、この成膜を行う場合には、ガラス表面を、塩素を含むクリーンな乾燥雰囲気に曝し、その表面が−Cl基で覆われた状態として、上記の反応を進める。
 上述のとおり、自己組織化膜の形成するためには、自己的・自発的に被成膜基材表面の−OH基や−Cl基と反応する官能基を有する化合物を、その官能基の反応性を保全した状態で、被成膜基材表面と接触させることが必要である。例えば、自己組織化膜膜の原料となる有機化合物を、水分や塩素を相当量含んだ雰囲気中に保管すると、官能基の反応性が失われやすい。従って、有機化合物は、官能基の反応性を維持する状態で保管することが好ましい。
 自己組織化膜を形成するための反応は、反応速度が大きいことが好適である。反応式(1)〜(4)で述べた、−Cl基、−H基、 (S―S)基は、反応速度が優れて大きいため好適である。他方、官能基がOR基(アルコキシ基)など、反応速度が小さい基をもつ出発原料を用いると、下記反応式(5)の進行が遅く、成膜速度が相対的に小さい。
Figure 2004123520
When performing this film formation, the glass surface is exposed to a clean dry atmosphere containing chlorine, and the above-described reaction proceeds with the surface covered with -Cl groups.
As described above, in order to form a self-assembled film, a compound having a functional group that reacts spontaneously and spontaneously with a -OH group or -Cl group on the surface of a substrate on which a film is to be formed is reacted with the functional group. It is necessary to make contact with the surface of the substrate on which the film is to be formed while maintaining the property. For example, when an organic compound serving as a raw material for a self-assembled monolayer film is stored in an atmosphere containing a considerable amount of moisture or chlorine, the reactivity of the functional group is likely to be lost. Therefore, the organic compound is preferably stored in a state where the reactivity of the functional group is maintained.
The reaction for forming the self-assembled film preferably has a high reaction rate. The -Cl group, -H group, and (SS) group described in the reaction formulas (1) to (4) are preferable because the reaction rate is excellent and large. On the other hand, when a starting material having a group having a low reaction rate, such as an OR group (alkoxy group), is used as the functional group, the progress of the following reaction formula (5) is slow, and the film formation rate is relatively low.

Figure 2004123520
 また、本発明に用いる自己組織化膜の出発原料としての有機分子は、末端に上記官能基をもつが、他の末端(上記官能基を結合末端とすると、表面末端側)にアルキル基、アリール基、ビニル基、エポキシ基、またはフッ素を有することができる。好ましくは、アルキル基、アリール基である。このような基をもつと、融着やワレ、クモリの抑止された、良好なプレス成形を行なうことができる。
 自己組織化膜の出発原料として用いる、反応性の有機ケイ硅素含有化合物、反応性有機硫黄含有化合物、反応性有機フッ素含有化合物及び反応性有機窒素含有化合物としては、例えば、以下の化合物を挙げることができる。但し、これらの化合物に限定されるものではなく、ガラス素材において自己組織化膜を形成できる物質であれば良い。
Figure 2004123520
Further, the organic molecule as a starting material of the self-assembled film used in the present invention has the above-mentioned functional group at the terminal, but has an alkyl group and an aryl group at the other terminal (the surface terminal side when the above-mentioned functional group is a binding terminal). It can have groups, vinyl groups, epoxy groups, or fluorine. Preferably, they are an alkyl group and an aryl group. With such a group, it is possible to perform favorable press molding in which fusion, cracking and clouding are suppressed.
Examples of the reactive organic silicon-containing compound, the reactive organic sulfur-containing compound, the reactive organic fluorine-containing compound, and the reactive organic nitrogen-containing compound used as a starting material of the self-assembled film include the following compounds. Can be. However, the material is not limited to these compounds, and may be any substance that can form a self-assembled film in a glass material.

 クロロトリアルキルシラン化合物として、クロロトリメチルシラン、クロロトリエチルシラン、ペンタフルオロフェニルジメチルクロロシラン、tert-ブチルジメチルクロロシラン、(3-シアノプロピル)ジメチルクロロシラン、クロロトリフルオロメチルシランなどおよびこれらの誘導化合物、ジクロロジアルキルシラン化合物として、ジクロロジメチルシラン、ジクロロメチルビニルシラン、ジクロロジフルオロメチルシラン、ジクロロ-n-オクタデシルメチルシラン、n-オクチルメチルジクロロシラン、ジクロロシクロヘキシルメチルシランなどおよびこれらの誘導化合物、トリクロロアルキルシラン化合物として、トリクロロビニルシラン、n-オクタデシルトリクロロシラン、イソブチルトリクロロシラン、n-オクタフルオロデシルトリクロロシラン、シアノヘキシルトリクロロシランなどおよびこれらの誘導化合物、トリクロロアリールシラン化合物としてフェニルトリクロロシラン、アルキルジメチル(ジメチルアミド)シラン化合物として、トリメチル(ジメチルアミド)シラン、トリエチル(ジメチルアミド)シラン、ペンタフルオロフェニルジメチル(ジメチルアミド)シラン、トリフルオロメチル(ジメチルアミド)シラン、tert-ブチルジメチル(ジメチルアミド)シラン、(3-シアノプロピル)ジメチル(ジメチルアミド)シランなどおよびこれらの誘導化合物、アルカンチオール化合物として、1‐ブタンチオール、1‐デカンチオール、1‐フルオロデカンチオール、o‐アミノチオフェノール、2‐メチル‐2‐プロパンチオール、n‐オクタデカンチオールなどおよびこれらの誘導化合物、ジアルキルスルフィド化合物として、エチルメチルスルフィド、ジプロピルスルフィド、n‐ヘキシルスルフィド、フルオロエチルメチルスルフィド、フェニルビニルスルフィドなどおよびこれらの誘導化合物、エチルフェニルスルフィド及びその誘導化合物、ジアルキルジスルフィド化合物として、p‐トリルジスルフィド、ジアリルジスルフィド、メチルプロピルジスルフィド、フルオロメチルプロピルジスルフィド、ジフルフリルジスルフィドなどおよびこれらの誘導化合物、メチルフェニルジスルフィドおよびその誘導化合物、ジメチルアンモニウム化合物として、ジヘキサデシルジメチルアンモニウムアセテート、ジオクタデシルジメチルアンモニウムアセテート、臭化ジエイコシルジメチルアンモニウム、ヨウ化ジメチルジオクタデシルアンモニウム、ジオクタフルオロデシルジメチルアンモニウムアセテート、ヨウ化ジメチルジオレイルアンモニウムなどおよびこれらの誘導化合物。 As chlorotrialkylsilane compounds, chlorotrimethylsilane, chlorotriethylsilane, pentafluorophenyldimethylchlorosilane, tert-butyldimethylchlorosilane, (3-cyanopropyl) dimethylchlorosilane, chlorotrifluoromethylsilane and the like and derivatives thereof, dichlorodialkyl As silane compounds, dichlorodimethylsilane, dichloromethylvinylsilane, dichlorodifluoromethylsilane, dichloro-n-octadecylmethylsilane, n-octylmethyldichlorosilane, dichlorocyclohexylmethylsilane and the like, and derivatives thereof, trichloroalkylsilane compounds such as trichloroalkylsilane Vinylsilane, n-octadecyltrichlorosilane, isobutyltrichlorosilane, n-octafluorodecyltrichloro Silane, cyanohexyltrichlorosilane and the like and derivatives thereof, phenyltrichlorosilane as trichloroarylsilane compound, trimethyl (dimethylamido) silane, triethyl (dimethylamido) silane, pentafluorophenyldimethyl as alkyldimethyl (dimethylamido) silane compound (Dimethylamido) silane, trifluoromethyl (dimethylamido) silane, tert-butyldimethyl (dimethylamido) silane, (3-cyanopropyl) dimethyl (dimethylamido) silane and the like and derivatives thereof, and alkanethiol compounds as 1 -Butanethiol, 1-decanethiol, 1-fluorodecanethiol, o-aminothiophenol, 2-methyl-2-propanethiol, n-octadecanethiol, etc. And derivatives thereof, dialkyl sulfide compounds such as ethyl methyl sulfide, dipropyl sulfide, n-hexyl sulfide, fluoroethyl methyl sulfide, phenyl vinyl sulfide and the like, and derivatives thereof, ethyl phenyl sulfide and derivatives thereof, and dialkyl disulfide compounds. , P-tolyl disulfide, diallyl disulfide, methylpropyl disulfide, fluoromethylpropyl disulfide, difurfuryl disulfide and derivatives thereof, methylphenyl disulfide and derivatives thereof, dimethylammonium compounds such as dihexadecyldimethylammonium acetate, dioctadecyl Dimethyl ammonium acetate, dieicosyl dimethyl ammonium bromide Dimethyldioctadecylammonium iodide, dioctafluorodecyldimethylammonium acetate, dimethyldioleylammonium iodide and the like and derivatives thereof.

 本発明に係る自己組織化膜は、自己組織化膜の出発原料である上記有機分子を溶解した有機溶液(以下、コーティング溶液)に予備成形されたガラスを浸漬することにより成膜することができる。前記有機溶液の溶媒は、好ましくは無水有機溶媒である。これは、出発原料の有機分子が水分子と反応することによってその反応性を失うことを避ける目的である。また、極性基をもつ溶媒を用いると、同様に有機分子との結合を形成して、有機分子が反応性を失うことがあるため、溶媒としては非極性のものを選択することが好ましい。即ち、用いる溶媒は、有機分子の官能基の反応性を維持するものとする。
 具体的には、例えばヘキサンなどの無水非極性有機溶液、トルエン、クロロホルムなどの無水有機溶液、およびこれらの混合溶液であることが好ましい。
The self-assembled film according to the present invention can be formed by immersing preformed glass in an organic solution (hereinafter referred to as a coating solution) in which the above-mentioned organic molecules as starting materials for the self-assembled film are dissolved. . The solvent of the organic solution is preferably an anhydrous organic solvent. This is for the purpose of avoiding that the starting organic molecule loses its reactivity due to the reaction with the water molecule. In addition, when a solvent having a polar group is used, a bond with an organic molecule is similarly formed and the organic molecule may lose reactivity. Therefore, it is preferable to select a non-polar solvent as the solvent. That is, the solvent used should maintain the reactivity of the functional groups of the organic molecules.
Specifically, for example, an anhydrous non-polar organic solution such as hexane, an anhydrous organic solution such as toluene and chloroform, and a mixed solution thereof are preferable.

 一方、アルコール類など極性を有する有機溶媒で自己組織化膜の出発化合物を希釈した場合には、下記反応式(6)のとおり、官能基とアルコール中の−OH基とが反応して、官能基が失われ、被成膜基材表面の−OH基や−Cl基と反応が起きにくくなることがある。従って、有機溶媒は-OH基などを有さないことが好ましい。 On the other hand, when the starting compound of the self-assembled film is diluted with a polar organic solvent such as alcohols, as shown in the following reaction formula (6), the functional group reacts with the -OH group in the alcohol to form a functional group. In some cases, the group is lost, and the reaction with the -OH group or -Cl group on the surface of the substrate on which the film is to be formed becomes difficult to occur. Therefore, it is preferable that the organic solvent has no -OH group or the like.

Figure 2004123520
 上記コーティング溶液において、出発原料の濃度は、0.01〜10wt%の範囲とすることが好ましく、0.1〜5wt%の範囲とすることがより好ましい。濃度が、小さすぎると被覆率が不充分になるが、大きすぎても被覆率は上がらず、下がる傾向がある。例えば、自己組織化膜の出発原料をベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン等の無水有機溶剤で希釈して調整したコーティング溶液にガラスを1分間程度浸漬した後、コーティング溶液から取り出し、洗浄後、室温〜100℃の温度で30分程度、乾燥する。
Figure 2004123520
In the above coating solution, the concentration of the starting material is preferably in the range of 0.01 to 10 wt%, more preferably in the range of 0.1 to 5 wt%. If the concentration is too low, the coverage becomes insufficient, but if it is too high, the coverage does not increase but tends to decrease. For example, after immersing the glass in a coating solution prepared by diluting the starting material of the self-assembled film with an anhydrous organic solvent such as benzene, toluene, xylene, and hexane for about 1 minute, removing the glass from the coating solution, washing, and then washing at room temperature to Dry at a temperature of 100 ° C for about 30 minutes.

 浸漬法以外にも、自己組織化膜の出発原料を含む蒸気、ミスト、ガスなどに予備成形されたガラスを暴露することにより自己組織化膜を得ることもできる。
 自己組織化膜中では、自己的・自発的な官能基(○部)と被成膜基材6の表面との反応の結果、図3の様に、膜中の分子5が被成膜基材6の表面上に整然と配列する。従って、自己組織化膜が形成された場合には、規則性をもった原子の配列に対し、その結合状態のIR活性を反映したピークを呈するIR-RASなどの表面分析により検出することができる。
換言すれば、IR-RAS分析において、自己組織化膜が形成された場合は分子の規則的配列に由来するピークが観察される(例えば図4のように)が、自己組織化膜ではなく規則的な分子の配列がない膜の場合にはピークは観察されない。
In addition to the immersion method, the self-assembled film can be obtained by exposing the preformed glass to steam, mist, gas or the like containing the starting material of the self-assembled film.
In the self-assembled film, as a result of a reaction between the self-organized and spontaneous functional groups (circle) and the surface of the film-forming substrate 6, as shown in FIG. It is arranged neatly on the surface of the material 6. Therefore, when a self-assembled film is formed, it can be detected by surface analysis such as IR-RAS which exhibits a peak reflecting the IR activity of the bonded state with respect to the arrangement of atoms having regularity. .
In other words, in the IR-RAS analysis, when a self-assembled film is formed, a peak derived from the regular arrangement of molecules is observed (for example, as shown in FIG. 4). No peak is observed in the case of a film having no specific molecular arrangement.

 自己組織化膜は英語ではself-assembled monolayer(SAM)と呼ばれており、一度の成膜処理で表面に形成される単分子層を指す場合もあるが、成膜を繰り返し処理することで、多分子層の成膜も可能であり、本発明における自己組織化膜は、単分子層のみではなく、図5に示す様な多分子層の9や10を含む。 A self-assembled film is called a self-assembled monolayer (SAM) in English, and may refer to a monolayer formed on the surface in a single film formation process. It is also possible to form a multi-layer, and the self-assembled film of the present invention includes not only a mono-layer but also multi-layers 9 and 10 as shown in FIG.

 本発明において、ガラス素材表面に形成される自己組織化膜の膜厚は0.1nm以上30nm以下であることが好ましい。自己組織化膜の膜厚が0.1nm未満および自己組織化膜の膜厚が30nmを超えると、プレスしたレンズ表面のクモリ、白濁および/もしくはワレの防止効果が低減する傾向がある。自己組織化膜の膜厚は0.5nm以上20nm以下であることがさらに好ましい。自己組織化膜の膜厚は、たとえばESCAやエリプソメーターによって測定することができる。 に お い て In the present invention, the thickness of the self-assembled film formed on the surface of the glass material is preferably 0.1 nm or more and 30 nm or less. If the thickness of the self-assembled film is less than 0.1 nm and the thickness of the self-assembled film exceeds 30 nm, the effect of preventing clouding, cloudiness and / or cracking on the pressed lens surface tends to be reduced. More preferably, the thickness of the self-assembled film is 0.5 nm or more and 20 nm or less. The thickness of the self-assembled film can be measured by, for example, ESCA or ellipsometer.

 図1、2は本発明に使用される成形用ガラス素材を模式的に示す断面図である。本発明の第1の態様の方法で使用される成形用ガラス素材は、図1 に示すように、予備成形されたガラス素材1の表面2の表面自由エネルギーが60mJ/m2以上であるガラス素材である。また、本発明の第2の態様の方法で使用される成形用ガラス素材は、図2 に示すように、表面自由エネルギーが60mJ/m2以上である予備成形されたガラス素材1の表面に表面層3を形成したガラス素材である。 1 and 2 are cross-sectional views schematically showing a glass material for molding used in the present invention. As shown in FIG. 1, the glass material for molding used in the method of the first embodiment of the present invention is a glass material in which the surface free energy of the surface 2 of the preformed glass material 1 is 60 mJ / m 2 or more. It is. Further, as shown in FIG. 2, the glass material for molding used in the method of the second embodiment of the present invention has a surface free energy of 60 mJ / m 2 or more. It is a glass material on which the layer 3 is formed.

 本発明のガラス製品の製造方法は、上記で説明した予備成形されたガラス素材を加熱軟化し、次いで成形型により加圧成形する。ガラス素材の加圧成形は、公知の手段で行うことができる。例えば、ガラス素材を精密に形状加工した成形型に導入し、その粘度が108〜1012ポイズ相当となる温度に加熱、軟化し、これを、押圧することによって、型の成形面をガラス素材に転写する。もしくは、あらかじめ、その粘度が108〜1012ポイズ相当の温度に昇温したガラス素材を、精密に形状加工した成形型に導入し、これを、押圧することによって、型の成形面をガラス素材に転写する。成形時の雰囲気は、非酸化性とすることが好ましい。この後、型とガラス素材を、冷却し、好ましくはTg以下の温度となったところで、離型し、成形された光学素子を取出す。 In the method for producing a glass product of the present invention, the preformed glass material described above is heated and softened, and then pressure-formed by a forming die. The pressure molding of the glass material can be performed by a known means. For example, a glass material is introduced into a mold that has been precisely shaped, heated to a temperature at which the viscosity is equivalent to 10 8 to 10 12 poise, softened, and pressed, thereby forming the molding surface of the mold into a glass material. Transfer to Alternatively, a glass material whose viscosity has been increased to a temperature equivalent to 10 8 to 10 12 poise in advance is introduced into a precisely shaped molding die, which is pressed so that the molding surface of the mold is pressed into the glass material. Transfer to The atmosphere during molding is preferably non-oxidizing. Thereafter, the mold and the glass material are cooled, and when the temperature is preferably equal to or lower than Tg, the mold is released and the molded optical element is taken out.

 成形型の型母材としては、SiCのほか、WC、TiC、TaC、BN、TiN、AlN、Si34、SiO2 、Al23 、ZrO2 、W、Ta、Mo、サーメット、サイアロン、ムライト、カーボン・コンポジット(C/C)、カーボンファイバー(CF)、WC−Co合金等から選ばれる材料等から選ばれることができる。 The mold type base material, in addition to SiC, WC, TiC, TaC, BN, TiN, AlN, Si 3 N 4, SiO 2, Al 2 O 3, ZrO 2, W, Ta, Mo, cermet, sialon , Mullite, carbon composite (C / C), carbon fiber (CF), WC-Co alloy and the like.

 さらに母材表面に離型膜を有する成形型が使用でき、母材表面に成膜される離型膜としては、ダイヤモンド状炭素膜(以下、DLC)、水素化ダイヤモンド状炭素膜(以下、DLC:H)、テトラヘドラルアモルファス炭素膜(以下、ta-C)水素化テトラヘドラルアモルファス炭素膜(以下、ta-C:H)、アモルファス炭素膜(以下、a-C)、水素化アモルファス炭素膜(以下、a-C:H)等から選ばれる炭素系被膜、Si3N4,TiAlN,TiCrN,CrN,CrXNY,AlN,TiN等の窒化物被膜もしくは複合多層膜または積層膜(AlN/CrN,TiN/CrN等)、Pt-Au,Pt-Ir-Au,Pt-Rh-Auなど白金を主成分とする貴金属合金被膜などの膜を用いることもできる。 Furthermore, a mold having a release film on the surface of the base material can be used. As the release film formed on the surface of the base material, a diamond-like carbon film (hereinafter, DLC), a hydrogenated diamond-like carbon film (hereinafter, DLC) can be used. : H), tetrahedral amorphous carbon film (hereinafter, ta-C) hydrogenated tetrahedral amorphous carbon film (hereinafter, ta-C: H), amorphous carbon film (hereinafter, aC), hydrogenated amorphous carbon film (hereinafter, taC) hereinafter, aC: H) carbonaceous film, Si 3 N 4 selected from such, TiAlN, TiCrN, CrN, Cr X N Y, AlN, nitride film or a composite multi-layer film or a laminated film of TiN or the like (AlN / CrN, A film such as a noble metal alloy film containing platinum as a main component such as TiN / CrN), Pt-Au, Pt-Ir-Au, and Pt-Rh-Au can also be used.

 離型膜の成膜は、DC−プラズマCVD法、RF−プラズマCVD法、マイクロ波プラズマCVD法、ECR−プラズマCVD法、光CVD法、レーザーCVD法等のプラズマCVD法、イオンプレーティング法などのイオン化蒸着法、スパッタ法、蒸着法やFCA(Filtered Cathodic Arc)法等の手法によっても良い。 The release film is formed by a plasma CVD method such as a DC-plasma CVD method, an RF-plasma CVD method, a microwave plasma CVD method, an ECR-plasma CVD method, an optical CVD method, a laser CVD method, and an ion plating method. Alternatively, a method such as ionization vapor deposition, sputtering, vapor deposition, or FCA (Filtered Cathodic Arc) may be used.

 本発明の製造方法で製造されるガラス製品は、例えば、レンズ、ミラー、グレーティング、プリズム、マイクロレンズ、積層型回折光学素子等の光学素子であることができ、光学素子以外のガラス成形品であることもできる。 The glass product manufactured by the manufacturing method of the present invention can be, for example, an optical element such as a lens, a mirror, a grating, a prism, a microlens, a laminated diffractive optical element, and is a glass molded article other than the optical element. You can also.

[実施例]
 以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
 実施例1
 市販の光学用精密洗浄機を用いて、湿式洗浄法にて高精度に洗浄され、かつ、洗浄後も窒素ガス中の清浄度の高い環境に保管した光学素子成形素材について、洗浄・保管ロット毎に抜き取り検査を行い、純水およびCH2I2の濡れ角測定よりOwens-Wendt-Kaelble法を用いて表面自由エネルギーを評価した。全てのロットについて、表面自由エネルギーの最低値は68mJ/m2以上と、本発明の請求範囲である表面エネルギーが60mJ/m2以上を満足していた。
[Example]
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
Example 1
For optical element molding materials that have been cleaned with high precision using a commercially available optical precision cleaning machine by the wet cleaning method and that have been stored in a highly clean environment in nitrogen gas even after cleaning, for each cleaning / storage lot The surface free energy was evaluated using the Owens-Wendt-Kaelble method by measuring the wetting angles of pure water and CH 2 I 2 . For all lots, the minimum value of the surface free energy was 68 mJ / m 2 or more, and the surface energy claimed in the present invention was 60 mJ / m 2 or more.

 尚、湿式洗浄法による高精度洗浄は、以下のように行った。
 1)市水槽(超音波)1分→2)市水槽(超音波)1分→3)洗浄槽(超音波) 1分→4)純水槽(超音波) 1分→5)純水槽(超音波) 1分→6)イソプロピルアルコール槽(超音波) 1分→7)イソプロピルアルコール槽(超音波) 1分→8)ベーパー乾燥槽1)〜7)は30℃で行う。
The high-precision cleaning by the wet cleaning method was performed as follows.
1) City water tank (ultrasonic) 1 minute → 2) City water tank (ultrasonic) 1 minute → 3) Cleaning tank (ultrasonic) 1 minute → 4) Pure water tank (ultrasonic) 1 minute → 5) Pure water tank (ultra) 1 minute → 6) Isopropyl alcohol tank (ultrasonic wave) 1 minute → 7) Isopropyl alcohol tank (ultrasonic wave) 1 minute → 8) Vapor drying tanks 1) to 7) are performed at 30 ° C.

 窒素ガス中の清浄度の高い環境での保管は、具体的に以下の条件で行った。 真空デシケータ中に光学素子成形素材をセットし、10-2Torr以下まで真空引きした後、窒素を大気圧まで導入する窒素ガス置換を3回繰り返した後、その窒素雰囲気下で2時間保管した。真空デシケータ中の全有機炭素濃度が100μgC/L、清浄度クラスはISOクラス4であった。
 純水およびCH2I2の濡れ角測定よりOwens-Wendt-Kaelble法を用いて行った表面自由エネルギーの評価を行った。
 なお、本実施例の光学素子成形素材のガラス材料ホウ酸塩ガラスA は、ガラス転移温度が520℃であり、屈折率が1.69350、線膨張係数が69×10-7/℃である光学ガラスである。
Storage in an environment with high cleanliness in nitrogen gas was specifically performed under the following conditions. The optical element molding material was set in a vacuum desiccator, evacuated to 10 −2 Torr or less, and nitrogen gas replacement for introducing nitrogen to atmospheric pressure was repeated three times, and then stored under the nitrogen atmosphere for 2 hours. The total organic carbon concentration in the vacuum desiccator was 100 μgC / L, and the cleanliness class was ISO class 4.
The surface free energy was evaluated by the Owens-Wendt-Kaelble method from the measurement of the wetting angles of pure water and CH 2 I 2 .
The glass material borate glass A of the optical element molding material of this embodiment is an optical glass having a glass transition temperature of 520 ° C., a refractive index of 1.69350 and a linear expansion coefficient of 69 × 10 −7 / ° C. is there.

 この光学素子成形素材を成形装置内に設置した。設置に際し、搬送中の成形素材の環境は、全有機炭素濃度で1000μgC/L、清浄度クラスはISOクラス6であった。更に、成形装置内は、全有機炭素濃度で500μgC/L以下、清浄度クラスはISOクラス5であった。続いて、窒素ガス雰囲気中で、610℃まで加熱して150kg/cm2 の圧力で1分間加圧する。圧力を解除した後、冷却速度を−50℃/minで480℃になるまで冷却し、その後は−200℃/min以上の速度で冷却を行い、プレス成形物の温度が200℃以下に下がった後、成形物を取り出した。なお、成形型として、CVD法により作製した多結晶SiCの成形面をRmax=18nmに鏡面研磨したものを用いた後、成形面に離型膜として、イオンプレーティング法成膜装置を用いて、DLC:H膜を成膜したものを用いた。
 同一型で径12mmφの凸メニスカスレンズを連続プレスし、プレス回数2000回までの光学素子の外観を観察した結果、良好であった。
This optical element molding material was set in a molding apparatus. At the time of installation, the environment of the molding material during transportation was 1000 μg C / L in total organic carbon concentration, and the cleanliness class was ISO class 6. Furthermore, the inside of the molding apparatus was 500 μg C / L or less in total organic carbon concentration, and the cleanliness class was ISO class 5. Then, it is heated to 610 ° C. in a nitrogen gas atmosphere and pressurized at a pressure of 150 kg / cm 2 for 1 minute. After releasing the pressure, cooling was performed at a cooling rate of −50 ° C./min to 480 ° C., and thereafter, cooling was performed at a rate of −200 ° C./min or more, and the temperature of the press-formed product dropped to 200 ° C. or less. Thereafter, the molded product was taken out. As a molding die, a molding surface of polycrystalline SiC produced by the CVD method was mirror-polished to Rmax = 18 nm, and then, as a release film on the molding surface, using an ion plating method film forming apparatus, A DLC: H film was used.
As a result of continuously pressing a convex meniscus lens having a diameter of 12 mmφ with the same mold and observing the appearance of the optical element up to 2000 times of pressing, it was good.

 比較例1
 洗浄後、クリーン化を行わない、空気中の全有機炭素濃度が12,000μgC/L以上の室内中に2日間保管した以外は実施例1と同様に、同一型での連続プレスを行った。実施例1と同様に、洗浄・保管ロット毎に抜き取り検査を行い、純水およびCH2I2の濡れ角測定よりOwens-Wendt-Kaelble法を用いて表面自由エネルギーを評価した。表面自由エネルギーの最低値は42mJ/m2であり、また、表面自由エネルギーの最低値が60mJ/m2未満であるロットが28%あった。
 これらの光学素子成形素材を選別せずに連続プレスを開始した結果、650回で成形型のDLC:H離型膜表面に、サブμmサイズのガラスと思われる融着物が認められた。さらに、この成形型でプレスを続けたところ、成形した光学素子にワレが連続して発生し、もはやプレスを続行することは不可能になった。光学素子のワレは、成形型のDLC:H離型膜表面の融着部を起点に発生しており、成形型表面の離型膜の再生が必要であった。
Comparative Example 1
After the washing, the same type of continuous press was carried out in the same manner as in Example 1 except that it was not cleaned, and was stored in a room having a total organic carbon concentration in the air of 12,000 μg C / L or more for 2 days. In the same manner as in Example 1, a sampling inspection was performed for each washing / storage lot, and the surface free energy was evaluated using the Owens-Wendt-Kaelble method by measuring the wetting angles of pure water and CH 2 I 2 . The lowest value of the surface free energy was 42 mJ / m 2 , and 28% of the lots had the lowest value of the surface free energy of less than 60 mJ / m 2 .
As a result of starting continuous pressing without selecting these optical element molding materials, a fused product considered to be sub-μm size glass was recognized on the surface of the DLC: H release film of the molding die after 650 times. Further, when the press was continued with this mold, cracks were continuously generated in the formed optical element, and it was no longer possible to continue the press. Cracks of the optical element were generated from the fusion part on the surface of the DLC: H release film of the mold, and the release film on the surface of the mold had to be regenerated.

 実施例2
 洗浄後、クリーン化を行わない、空気中の全有機炭素濃度が8,000μgC/Lの室内中に2日間保管にしたこと以外、実施例1と同様にして作製した光学素子成形素材について、実施例1と同様に洗浄・保管ロット毎に抜き取り検査を行い、純水およびCH2I2の濡れ角測定よりOwens-Wendt-Kaelble法を用いて表面自由エネルギーを評価した。表面自由エネルギーの最低値は45mJ/m2であり、また、表面自由エネルギーの最低値が60mJ/m2未満であるロットが19%あった。表面自由エネルギーの最低値が60mJ/m2未満であるロットを除き、表面自由エネルギーの最低値が60mJ/m2以上であるロットのみの光学素子成形素材を、実施例1と同様に、連続プレスした。
 同一型で連続プレスし、プレス回数2000回までの光学素子の外観を観察した結果、良好であった。
Example 2
After cleaning, the optical element molding material was prepared in the same manner as in Example 1 except that it was not cleaned and stored in a room having a total organic carbon concentration of 8,000 μg C / L in air for 2 days. A sampling inspection was performed for each washing / storage lot in the same manner as in Example 1, and the surface free energy was evaluated using the Owens-Wendt-Kaelble method from the measurement of the wetting angles of pure water and CH 2 I 2 . The lowest value of the surface free energy was 45 mJ / m 2 , and 19% of the lots had the lowest value of the surface free energy of less than 60 mJ / m 2 . Surface minimum free energy except Lot less than 60 mJ / m 2, the optical element molding material only lots minimum value of the surface free energy is 60 mJ / m 2 or more, in the same manner as in Example 1, continuous press did.
As a result of observing the appearance of the optical element up to 2,000 presses by continuous pressing with the same mold, it was good.

 実施例3
 実施例2と同様に、表面自由エネルギーの最低値が60mJ/m2以上であるロットのみの光学素子成形素材について、アセチレンガスの熱分解CVD法にてa-C:Hを膜厚1nm成膜した。
成形素材は、実施例2と同様の室内に2日間保管し、搬送中の成形素材の環境は、全有機炭素濃度が500μgC/L、清浄度クラスはISOクラス6であった。更に、下記のCVD装置内の全有機炭素濃度は2000μgC/L、清浄度クラスはISOクラス5であった。
Example 3
In the same manner as in Example 2, a film of aC: H having a film thickness of 1 nm was formed by an acetylene gas pyrolysis CVD method only on optical element molding materials of lots having a minimum surface free energy of 60 mJ / m 2 or more.
The molding material was stored in the same room as in Example 2 for 2 days, and the environment of the molding material during transportation had a total organic carbon concentration of 500 μg C / L and a cleanliness class of ISO class 6. Further, the total organic carbon concentration in the following CVD apparatus was 2000 μg C / L, and the cleanliness class was ISO class 5.

 アセチレンガスの熱分解によるCVD法は、以下のように行った。
 石英製のトレーにガラス素材を載せ、ベルジャー(反応容器)内に配置した。ベルジャー内を真空ポンプにより0.5torr以下に排気した後、加熱し480℃に維持した。ベルジャー内に窒素ガスを導入しながら真空ポンプにより排気を行うことにより、160torrに保ち、30分間パージを行った後、窒素カ゛スの導入を止めた。更に、ベルジャー内を真空ポンプで0.5torr以下に排気した後、アセチレンガスを20分間で40torr導入し、導入を止めた。そして冷却した後、窒素ガスで希釈しながら大気圧に戻し、ガラス素材を取り出した。
 その後同一型で連続プレスした。プレス回数2000回までの光学素子の外観を観察した結果、表3のとおり、外観品質は良好もしくは極めて良好であった。
The CVD method by thermal decomposition of acetylene gas was performed as follows.
The glass material was placed on a quartz tray and placed in a bell jar (reaction vessel). The inside of the bell jar was evacuated to 0.5 torr or less by a vacuum pump, and then heated and maintained at 480 ° C. By exhausting with a vacuum pump while introducing nitrogen gas into the bell jar, the pressure was maintained at 160 torr, and after purging for 30 minutes, the introduction of nitrogen gas was stopped. Further, after the inside of the bell jar was evacuated to 0.5 torr or less by a vacuum pump, acetylene gas was introduced at 40 torr for 20 minutes, and the introduction was stopped. After cooling, the pressure was returned to the atmospheric pressure while diluting with nitrogen gas, and the glass material was taken out.
Thereafter, continuous pressing was performed with the same mold. As a result of observing the appearance of the optical element up to 2000 presses, as shown in Table 3, the appearance quality was good or extremely good.

 比較例2
 洗浄後、クリーン化を行わない、空気中の全有機炭素濃度が20,000μgC/Lの室内中に1週間保管した以外、実施例1と同様に作製した光学素子成形素材について、洗浄・保管ロット毎に抜き取り検査を行い、純水およびCH2I2の濡れ角測定よりOwens-Wendt-Kaelble法を用いて表面自由エネルギーを評価した。表面自由エネルギーの最低値は38mJ/m2であり、また、表面自由エネルギーの最低値が60mJ/m2未満であるロットが42%あった。これらの光学素子成形素材を選別せずに、実施例3と同様にCVD法にてa-C:Hを膜厚1nm成膜した後、連続プレスを開始した。1200回で成形型のDLC:H離型膜表面に、サブμmサイズのガラスと思われる融着物が認められた。さらに、この成形型でプレスを続けた結果、成形した光学素子にワレが連続して発生し、もはやプレスを続行することは不可能になった。光学素子のワレは、成形型のDLC:H離型膜表面の融着部を起点に発生しており、成形型表面の離型膜の再生が必要であった。
Comparative Example 2
After cleaning, the optical element molding material produced in the same manner as in Example 1 except that it was not cleaned and was stored for one week in a room having a total organic carbon concentration in the air of 20,000 μg C / L, for each cleaning / storage lot The surface free energy was evaluated using the Owens-Wendt-Kaelble method by measuring the wetting angles of pure water and CH 2 I 2 . The lowest value of the surface free energy was 38 mJ / m 2 , and 42% of the lots had the lowest value of the surface free energy of less than 60 mJ / m 2 . Without selecting these optical element molding materials, a film of aC: H having a thickness of 1 nm was formed by the CVD method in the same manner as in Example 3, and then continuous pressing was started. After 1200 times, a fused product considered to be sub-μm size glass was observed on the surface of the DLC: H release film of the mold. Further, as a result of continuing the press with this mold, cracks were continuously generated in the formed optical element, and it was no longer possible to continue the press. Cracks of the optical element were generated from the fusion part on the surface of the DLC: H release film of the mold, and the release film on the surface of the mold had to be regenerated.

 実施例4〜11
 実施例2と同様に、表面自由エネルギーの最低値が60mJ/m2以上であるロットのみの光学素子成形素材について、表5、6の表面層を成膜したのち、同一型で連続プレスした。プレス回数2000回までの光学素子の外観を観察した結果、表5、6のとおり、外観品質は良好もしくは極めて良好であった。
Examples 4 to 11
As in Example 2, for the optical element molding materials of only the lots having a minimum surface free energy of 60 mJ / m 2 or more, the surface layers shown in Tables 5 and 6 were formed and then continuously pressed with the same mold. As a result of observing the appearance of the optical element up to 2000 presses, as shown in Tables 5 and 6, the appearance quality was good or extremely good.

Figure 2004123520
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成形用ガラス素材の説明図。FIG. 3 is an explanatory view of a glass material for molding. 表面層を有する成形用ガラス素材の説明図。Explanatory drawing of the glass material for molding which has a surface layer. 自己組織化膜の説明図。Explanatory drawing of a self-assembled film. 自己組織化膜のIR-RASスペクトルIR-RAS spectrum of self-assembled film 複分子層からなる自己組織化膜の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a self-assembled film composed of a multilayer.

符号の説明Explanation of reference numerals

1 予備成形されたガラス
2 表面自由エネルギーが60mJ/m2以上である表面
3 表面自由エネルギーが60mJ/m2以上である表面の上に形成された表面層
4 自己組織化膜の出発原料を含む溶液(コーティング溶液)
5 溶液中の分子
6 被成膜基材
7 自己組織化膜
8 自己組織化膜の分子
9 複層化した自己組織化膜
10 複分子層からなる自己組織化膜
11 自己組織化膜の分子A
12 自己組織化膜の分子B
13 自己組織化膜の分子1
14 自己組織化膜の分子2
15 自己組織化膜の分子3
16 自己組織化膜の分子4
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Preformed glass 2 Surface whose surface free energy is 60 mJ / m 2 or more 3 Surface layer formed on the surface whose surface free energy is 60 mJ / m 2 or more 4 Including starting material of self-assembled film Solution (coating solution)
Reference Signs List 5 Molecule in solution 6 Deposition base material 7 Self-assembled film 8 Self-assembled film molecule 9 Multi-layered self-assembled film 10 Self-assembled film composed of multiple molecular layers 11 Self-assembled film molecule A
12 Self-assembled monolayer B
13 Self-assembled monolayer molecules 1
14 Self-assembled monolayer 2
15 Self-assembled monolayer 3
16 Self-assembled monolayer molecules 4

Claims (5)

予備成形されたガラス素材を加熱軟化する工程、および成形型により加圧成形する工程を含む、ガラス製品の製造方法であって、60mJ/m2以上の表面自由エネルギーを有するガラス素材を、加熱軟化工程に供し、次いで加圧成形工程に供することを特徴とする製造方法。 A step of heating and softening a glass material which has been preformed, and a step of pressure molding by mold, a method of manufacturing a glass product, the glass material with 60 mJ / m 2 or more surface free energy, heat-softened A production process, wherein the production process is followed by a pressure molding process. 予備成形されたガラス素材を、その表面自由エネルギーが60mJ/m2以上となるように洗浄し、かつ加熱軟化工程開始まで、60mJ/m2以上の表面自由エネルギーを維持できる環境で保持する、請求項1に記載の製造方法。 The glass material that has been preformed, the surface free energy is washed so that 60 mJ / m 2 or more, and heat softening step to the start and held in an environment capable of maintaining 60 mJ / m 2 or more surface free energy, wherein Item 1. The production method according to Item 1. 予備成形されたガラス素材を加熱軟化する工程、および成形型により加圧成形する工程を含む、ガラス製品の製造方法であって、60mJ/m2以上の表面自由エネルギーを有するガラス素材に表面層を形成した後に、加熱軟化工程および加圧成形工程に供することを特徴とするガラス製品の製造方法。 A step of heating and softening a glass material which has been preformed, and the mold by comprising the step of pressure molding, a method of manufacturing a glass product, the surface layer on the glass material with 60 mJ / m 2 or more surface free energy A method for producing a glass product, which comprises subjecting it to a heat softening step and a pressure forming step after being formed. 前記表面層が膜厚0.1nm以上1μm以下である炭素を主成分とする薄膜であることを特徴とする請求項3記載の製造方法。 4. The method according to claim 3, wherein the surface layer is a thin film containing carbon as a main component and having a thickness of 0.1 nm or more and 1 μm or less. 予備成形されたガラス素材を、その表面自由エネルギーが60mJ/m2以上となるように洗浄し、かつ表面層を形成するまで、60mJ/m2以上の表面自由エネルギーを維持できる環境で保持する、請求項3または4に記載の製造方法。 The glass material that has been preformed, the surface free energy is washed so that 60 mJ / m 2 or more, and up to the formation of a surface layer, held in an environment capable of maintaining 60 mJ / m 2 or more surface free energy, The method according to claim 3.
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