JP3153871B2 - Method for manufacturing glass optical element - Google Patents

Method for manufacturing glass optical element

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JP3153871B2 JP08027395A JP8027395A JP3153871B2 JP 3153871 B2 JP3153871 B2 JP 3153871B2 JP 08027395 A JP08027395 A JP 08027395A JP 8027395 A JP8027395 A JP 8027395A JP 3153871 B2 JP3153871 B2 JP 3153871B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は高精度のガラス光学素子
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a high precision glass optical element.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガラス素材を成形型内でプレス成形して
高精度のガラス光学素子を製造するための技術につい
て、従来種々の検討がなされている。例えば、ガラス素
材をプレス成形するための成形型として、成形面が炭化
ケイ素、窒化ケイ素などからなる成形型は良く知られて
いる。また特公平4−61816号公報は、炭化ケイ素
の表面にスパッター法で硬質炭素膜を形成した成形型を
開示している。さらに特開平2−199036号公報
は、表面がCVD法により成膜した炭化ケイ素からなる
基盤上にイオンプレーティング法によりi−カーボン膜
を被覆した成形型が開示されている。
2. Description of the Related Art Various studies have been made on techniques for manufacturing a glass optical element with high precision by press-molding a glass material in a mold. For example, as a mold for press-molding a glass material, a mold having a molding surface made of silicon carbide, silicon nitride, or the like is well known. Japanese Patent Publication No. 4-61816 discloses a mold in which a hard carbon film is formed on a surface of silicon carbide by a sputtering method. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-199036 discloses a mold in which an i-carbon film is coated by an ion plating method on a substrate made of silicon carbide whose surface is formed by a CVD method.

【0003】このようにプレス成形によるガラス光学素
子の製造技術において成形型については数多くの研究が
なされている。しかしプレス成形されるガラス素材に関
しては今迄十分に研究がなされていないのが実情であ
る。一般にプレス成形により高精度のガラス光学素子を
製造するためのガラス素材としては、軟化温度の低いガ
ラスが有利であると言われているが、個々の成形型の成
形面材料(例えば炭化ケイ素、窒化ケイ素など)との関
係で、どのようなガラスが成形型の寿命を考慮したとき
に有利であるかを明確に開示した従来文献はない。
As described above, many studies have been made on molding dies in a glass optical element manufacturing technique by press molding. However, the fact is that the glass material to be press-formed has not been sufficiently studied so far. In general, it is said that glass having a low softening temperature is advantageous as a glass material for producing a high-precision glass optical element by press molding. There is no prior art document that clearly discloses which glass is advantageous when considering the life of a mold in relation to silicon (e.g., silicon).

【0004】従来からよく知られている光学ガラスの中
で比較的軟化温度の低いガラスとしてはフリント系光学
ガラスがあるが、このガラスはPbOを含有しているた
めにプレス成形においてPbOが還元されてPb粒子が
析出するという問題がある。また、フリント系光学ガラ
スは高分散ガラスであるが、最近屈折率nd 1.55〜
1.63でアッベ数νd が55以上の重ウランガラスを
両凸形状の非球面レンズ用素材として使用したいという
要望が非常に高い。
Among the conventionally well-known optical glasses, a glass having a relatively low softening temperature is a flint-based optical glass. However, since this glass contains PbO, PbO is reduced during press molding. Therefore, there is a problem that Pb particles are precipitated. Further, although the flint optical glass is a high dispersion glass, the refractive index n d 1.55 recently
There is an extremely high demand for using heavy uranium glass having an Abbe number ν d of 1.63 or more as a material for a biconvex aspheric lens.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】炭化ケイ素、窒化ケイ
素等は高温硬度、高温強度等の極めて優れた材料であ
り、例えばCVD法で成形型表面を作製すれば、気孔等
の欠陥がなく緻密であり、鏡面加工ができる。しかしな
がら、これらの材料からなる成形型はその極表面は酸化
されて、数10オングストローム程度の酸化ケイ素の層
が存在し、このためにアルカリやアルカリ土類陽イオン
からなるガラス修飾成分を多量に含むホウケイ酸塩ガラ
スやケイ酸塩ガラスなどからなるガラスをプレス成形す
ると、ガラスが融着し、同時に冷却の際に成形型のとこ
ろどころに応力集中が起こるため、成形型の表層がスポ
ット状にえぐり取られる現象(以下、この現象をプルア
ウトと呼ぶ)が発生する。前記特公平4−61816号
公報や特開平2−199036号公報に開示されたよう
に、炭素系膜で成形型の炭化ケイ素または窒化ケイ素表
面を被覆することは融着及びプルアウトを防ぐために極
めて有効な手段である。しかしながら、成膜技術で常に
問題になるのは成形型のプレス成形面の全面にわたって
完全な成膜を行うことが生産技術上難しいことである。
ミクロ的に見ると数ヶ所に異物の付着があったり、膜ヌ
ケが存在したりする。このことは、特開平2−1202
45号公報に開示されており、当業界で良く知られてい
ることである。
Silicon carbide, silicon nitride, etc. are extremely excellent materials such as high-temperature hardness and high-temperature strength. For example, if the surface of a molding die is produced by a CVD method, it is dense without defects such as pores. Yes, it can be mirror-finished. However, a mold made of these materials is oxidized on its extreme surface and has a layer of silicon oxide of about several tens of angstroms, and therefore contains a large amount of glass modifying components composed of alkali or alkaline earth cations. When press-molding glass made of borosilicate glass, silicate glass, etc., the glass fuses and at the same time stress concentration occurs at some points in the mold during cooling, so the surface of the mold is cut out in a spot shape. (Hereinafter, this phenomenon is referred to as pullout). As disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-61816 and JP-A-2-199036, coating the surface of a mold silicon carbide or silicon nitride with a carbon-based film is extremely effective for preventing fusion and pull-out. Means. However, what is always a problem in the film forming technique is that it is difficult in terms of production technology to completely form a film over the entire press-formed surface of the mold.
When viewed microscopically, there are foreign matters attached at several places, and there is a missing film. This is described in Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
No. 45, which is well known in the art.

【0006】また前記特公平4−61816号公報や特
開平2−199036号公報に記載のような炭素系膜は
プレス成形の雰囲気を非酸化性雰囲気にしたとしても、
ガラス内外の水分や酸素により酸化されるため、永久膜
ではなく、ある期間経過後、炭素系膜を剥離除去し、新
たな炭素系膜を形成する再生作業を行なう必要がある。
従って、ある確率で成膜時に異物付着や膜ヌケの問題が
発生する。そして、異物付着部や膜ヌケ部でプレス成形
が繰り返されると、ある確率でプルアウトが発生するこ
とになる。プルアウトが著しく生じると、得られたガラ
ス光学素子は欠陥を有することになり、高価な成形型が
最早使用できなくなる。
[0006] Further, even if the press-forming atmosphere is set to a non-oxidizing atmosphere, the carbon-based film as described in Japanese Patent Publication No. 4-61816 or JP-A-2-199036 can be used.
Since it is oxidized by moisture and oxygen inside and outside the glass, it is necessary to peel off and remove the carbon-based film after a certain period, instead of a permanent film, to perform a regeneration operation to form a new carbon-based film.
Therefore, at a certain probability, problems such as adhesion of foreign substances and film loss occur during film formation. Then, if the press forming is repeated at the foreign matter attaching portion or the film missing portion, pull-out occurs at a certain probability. If pull-out occurs significantly, the resulting glass optical element will have defects and expensive molds can no longer be used.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討の
結果、成形型の炭化ケイ素および/または窒化ケイ素を
主成分とする成形面に形成した融着防止用薄膜の欠陥部
において露出している炭化ケイ素および/または窒化ケ
イ素が酸化して被成形ガラスが融着にすることに伴うプ
ルアウトの発生が、被成形ガラスとして転移点が530
℃以下、屈伏点が565℃以下で、ガラス成分としてP
bOを含まないガラスを使用することにより顕著に抑制
され、成形型が著しく長寿命化することを見い出した。
Means for Solving the Problems As a result of diligent studies, the present inventors have found that a defect is found in a defect portion of a fusion-preventing thin film formed on a molding surface of a molding die mainly containing silicon carbide and / or silicon nitride. The pull-out due to the oxidation of the silicon carbide and / or silicon nitride and the fusion of the glass to be molded is caused by a transition point of 530 as the glass to be molded.
° C or lower, with a yield point of 565 ° C or lower.
It has been found that the use of glass that does not contain bO significantly suppresses the use of the glass and significantly extends the life of the mold.

【0008】本発明は上記知見に基づいて完成したもの
であり、少なくとも成形面が炭化ケイ素および/または
窒化ケイ素を主成分とする材料からなり、この成形面上
にさらに融着防止用薄膜が形成されている成形型を用
い、この成形型内に、転移点が530℃以下、屈伏点が
565℃以下で、ガラス成分としてPbOを含まないガ
ラス素材を入れ、加熱軟化した状態で加圧成形すること
を特徴とするガラス光学素子の製造方法を要旨とする。
The present invention has been completed based on the above findings. At least the molding surface is made of a material containing silicon carbide and / or silicon nitride as a main component, and a thin film for preventing fusion is further formed on the molding surface. A glass material having a transition point of 530 ° C. or less, a sag point of 565 ° C. or less, and containing no PbO as a glass component is put into the mold, and subjected to pressure molding in a heated and softened state. A gist of the invention is a method for manufacturing a glass optical element.

【0009】以下本発明を詳しく説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0010】本発明の光学ガラス素子の製造方法におい
ては、成形型として、少なくとも成形面が炭化ケイ素お
よび/または窒化ケイ素を主成分とする材料からなり、
この成形面上にさらに融着防止用薄膜が成形された成形
型を用いる。
In the method for producing an optical glass element of the present invention, at least a molding surface is made of a material containing silicon carbide and / or silicon nitride as a main component,
A molding die in which a thin film for preventing fusion is further molded on the molding surface is used.

【0011】上記成形型において、炭化ケイ素および/
または窒化ケイ素を主成分とする材料からなる成形面
は、炭化ケイ素および/または窒化ケイ素からなる成形
型の基盤材料それ自体によって成形してもよいが、超硬
合金などの基盤材料上に直接または中間層を介して炭化
ケイ素および/または窒化ケイ素からなる薄膜をCVD
法、スパッタ法、プラズマCVD法などにより成膜する
ことにより形成してもよい。CVD法による炭化ケイ素
/窒化ケイ素薄膜は緻密性に優れている点で好ましく、
CVD法によるβ−SiC薄膜が特に好ましい。なお、
成形面は炭化ケイ素および/または窒化ケイ素を主成分
とする材料からなるものであればよく、従って炭化ケイ
素および/または窒化ケイ素のみを使用することができ
るのはもちろんであるが、炭化ケイ素および/または窒
化ケイ素を90重量%以上含むセラミックス、例えばS
iAlONなどの窒化ケイ素セラミックスなどを使用す
ることもできる。
In the above mold, silicon carbide and / or
Alternatively, the molding surface composed of a material containing silicon nitride as a main component may be molded by the substrate material itself of a molding die composed of silicon carbide and / or silicon nitride, or directly or on a substrate material such as a cemented carbide. CVD of a thin film of silicon carbide and / or silicon nitride via an intermediate layer
It may be formed by forming a film by a method, a sputtering method, a plasma CVD method, or the like. A silicon carbide / silicon nitride thin film formed by a CVD method is preferable because of its excellent denseness.
A β-SiC thin film formed by a CVD method is particularly preferable. In addition,
The molding surface may be made of a material containing silicon carbide and / or silicon nitride as a main component. Therefore, it is needless to say that only silicon carbide and / or silicon nitride can be used. Alternatively, ceramics containing 90% by weight or more of silicon nitride, for example, S
Silicon nitride ceramics such as iAlON can also be used.

【0012】超硬合金などの基盤材料上に炭化ケイ素お
よび/または窒化ケイ素を主成分とする薄膜を形成する
場合、その膜厚は、0.02〜2μmであるのが好まし
い。また炭化ケイ素および/または窒化ケイ素焼結体上
にCVD法で厚膜を形成してもよいし、基盤全体がCV
D法で作製したものでもよい。
When a thin film containing silicon carbide and / or silicon nitride as a main component is formed on a base material such as a cemented carbide, the thickness is preferably 0.02 to 2 μm. Also, a thick film may be formed on the silicon carbide and / or silicon nitride sintered body by a CVD method,
Those manufactured by the method D may be used.

【0013】成形型において上記成形面上に設ける融着
防止用薄膜としては、炭素(硬質炭素、i−カーボンな
ど)、白金合金(Pt−Rh合金、Pt−Rh−Au合
金、Pt−Rh−Au−Ir合金など)、チタン、炭化
チタン、窒化チタン、クロム、炭化クロム、窒化クロ
ム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素などが好まし
い。炭素薄膜としては、非晶質および/または結晶質
の、グラファイト構造および/またはダイヤモンド構造
の単一成分層または混合層からなる炭素薄膜が融着防止
性に特に優れているので好ましい。この炭素薄膜は、C
−H結合を有したものおよびC−H結合を有しないもの
があるが、それらのいずれでもよい。これらの融着防止
用薄膜の形成は各材料に好適な成膜方法を用いて行なわ
れる。
In the molding die, the thin film for preventing fusion provided on the molding surface includes carbon (hard carbon, i-carbon, etc.), platinum alloy (Pt-Rh alloy, Pt-Rh-Au alloy, Pt-Rh- Au-Ir alloy), titanium, titanium carbide, titanium nitride, chromium, chromium carbide, chromium nitride, boron nitride, silicon carbide, silicon nitride, and the like are preferable. As the carbon thin film, a carbon thin film composed of an amorphous and / or crystalline single component layer or a mixed layer having a graphite structure and / or a diamond structure is preferable because it is particularly excellent in anti-fusing properties. This carbon thin film is C
Some have -H bonds and some do not have C-H bonds, and any of them may be used. These thin films for preventing fusion are formed by using a film forming method suitable for each material.

【0014】融着防止用薄膜の膜厚は、0.02〜2μ
mが好ましい。0.02μm未満では融着防止のために
不十分であり、2μmを超えると面粗度が悪化すると共
に成形型の形状維持性も悪化する。
The thickness of the thin film for preventing fusion is 0.02 to 2 μm.
m is preferred. If it is less than 0.02 μm, it is insufficient to prevent fusion, and if it exceeds 2 μm, the surface roughness is deteriorated and the shape retention of the mold is also deteriorated.

【0015】なお成形面に融着防止用薄膜を形成するに
先立ち中間層を設けてもよい。中間層としては、上記融
着防止用薄膜と同様の材料が適宜選択使用される。
It is to be noted that an intermediate layer may be provided prior to forming the fusion preventing thin film on the molding surface. As the intermediate layer, a material similar to that of the above-mentioned fusion preventing thin film is appropriately selected and used.

【0016】本発明のガラス光学素子の製造方法におい
て用いる被成形ガラスとしては、転移点が530℃以
下、屈伏点が565℃以下で、ガラス成分としてPbO
を含まないガラス素材を用いる。転移点および屈伏点を
上記のように限定する理由は、転移点が530℃を超
え、屈伏点が565℃を超えると、成形型表面のクラッ
ク(亀裂)およびプルアウトが数多く発生するのに対
し、転移点を530℃以下とし、屈伏点を565℃以下
にすると、成形型表面のクラック(亀裂)およびプルア
ウトの発生が著しく抑えられ、成形型の長寿命化が達成
されるからである。またガラス成分としてPbOを含ま
ないことを要件としたのは、PbOを含むと、プレス成
形時にPbOが還元されPb粒子が析出するからであ
る。
The molding glass used in the method for manufacturing a glass optical element of the present invention has a transition point of 530 ° C. or less, a sag point of 565 ° C. or less, and PbO as a glass component.
Use a glass material that does not contain The reason for limiting the transition point and the yield point as described above is that when the transition point exceeds 530 ° C. and the yield point exceeds 565 ° C., many cracks (cracks) and pull-outs occur on the surface of the mold, whereas If the transition point is 530 ° C. or lower and the yield point is 565 ° C. or lower, the occurrence of cracks (cracks) and pull-out on the surface of the mold is significantly suppressed, and the life of the mold is extended. The reason why PbO is not required as a glass component is that if PbO is included, PbO is reduced during press molding and Pb particles are precipitated.

【0017】転移点が530℃以下、屈伏点が565℃
以下であり、PbOを含まないガラスの好ましいものと
して、その組成が重量%で、SiO2 28〜55%、
23 5〜30%を含有し、SiO2+B23 46
〜70%、SiO2/B231.3〜12.0(重量
比)である硼珪酸ガラスが挙げられ、該硼珪酸ガラス
は、さらにLi 2 5〜12%、Na2O 0〜5%、
2O 0〜5%、Li2O+Na2O+K2O 5〜12
%、BaO 0〜40%、MgO 0〜10%、CaO
0〜23%、SrO 0〜20%、ZnO 0〜20
%、BaO+MgO+CaO+SrO+ZnO 10〜
44%、SiO2+B23+Li2O+BaO+CaO
72%以上を含有するのが好ましい。なおBaOは10
〜40%であるのが特に好ましい。上記の硼珪酸ガラス
は、さらにAl 2 3 1〜7.5%、P25 0〜3
%、La23 0〜15%、Y23 0〜5%、Gd2
3 0〜5%、TiO2 0〜3%、Nb25 0〜3
%、ZrO2 0〜5%、La23+Y23+Gd23
1〜15%、As23 0〜0.5%、Sb23
〜0.5%、As23+Sb23 0.005〜0.5
%を含有するのが好ましい。
The transition point is 530 ° C. or less, and the sag point is 565 ° C.
Or less, preferable glass that does not contain PbO, the composition is in weight%, SiO 2 28~55%,
Containing 5 to 30 % of B 2 O 3 , SiO 2 + B 2 O 3 46
~70%, SiO 2 / B 2 O 3 1.3~12.0 ( wt
Borosilicate glass, and the borosilicate glass
Is Li 2 O 5-12%, Na 2 O 0-5%,
K 2 O 0~5%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O 5~12
%, BaO 0-40%, MgO 0-10%, CaO
0-23%, SrO 0-20%, ZnO 0-20
%, BaO + MgO + CaO + SrO + ZnO 10
44%, SiO 2 + B 2 O 3 + Li 2 O + BaO + CaO
It is preferable to contain 72% or more. BaO is 10
It is particularly preferred that it is 4040%. The above borosilicate glass
Further Al 2 O 3 1~7.5%, P 2 O 5 0~3
%, La 2 O 3 0~15% , Y 2 O 3 0~5%, Gd 2
O 3 0~5%, TiO 2 0~3 %, Nb 2 O 5 0~3
%, ZrO 2 0-5%, La 2 O 3 + Y 2 O 3 + Gd 2 O 3
1~15%, As 2 O 3 0~0.5 %, Sb 2 O 3 0
0.50.5%, As 2 O 3 + Sb 2 O 3 0.005 to 0.5
%.

【0018】上記組成を満たし、かつ屈折率nd1.5
5〜1.63でアッベ数νdが55以上、ガラスとして
の安定性、化学的耐久性を満たすガラスの具体例として
表1,表2,表3及び表4に示したものが挙げられる。
The above composition is satisfied, and the refractive index n d 1.5
Specific examples of glasses satisfying the Abbe number ν d of 5 to 1.63 and satisfying the stability and chemical durability as glass include those shown in Tables 1, 2, 3 and 4.

【0019】上記ガラス組成において好ましくはSiO
2は30〜55%、B23は5〜30%、SiO2+B2
3は56〜70%、Li2Oは7〜12%、Na2Oは
0〜3%、K2Oは0〜3%、Li2O+Na2O+K2
は7〜12%、BaOは0〜30%、MgOは0〜5
%、CaOは0〜23%、SrOは0〜20%、ZnO
は0〜10%、SiO2+B23+Li2O+BaO+C
aOは72%以上、Al23は1〜7.5%、P25
0〜2%、La23は0〜10%、Y23は0〜3%、
Gd23は0〜3%、TiO2は0〜2%、Nb25
0〜2%、ZrO2は0〜3%、La23+Y23+G
23は1〜10%、As23は0〜0.04%、Sb
23は0〜0.5%、As23+Sb23は0.005
〜0.5%である。
In the above glass composition, SiO 2 is preferably used.
2 is 30 to 55%, B 2 O 3 is 5 to 30%, SiO 2 + B 2
O 3 is 56~70%, Li 2 O is 7~12%, Na 2 O is 0~3%, K 2 O is 0~3%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O
Is 7 to 12%, BaO is 0 to 30%, and MgO is 0 to 5
%, CaO is 0 to 23%, SrO is 0 to 20%, ZnO
0-10% is, SiO 2 + B 2 O 3 + Li 2 O + BaO + C
aO 72% or more, Al 2 O 3 is 1 to 7.5% P 2 O 5 is 0 to 2% La 2 O 3 is 0% Y 2 O 3 is 0-3%,
Gd 2 O 3 is 0 to 3%, TiO 2 is 0~2%, Nb 2 O 5 is 0 to 2%, ZrO 2 is 0~3%, La 2 O 3 + Y 2 O 3 + G
d 2 O 3 is 1~10%, As 2 O 3 is 0 to 0.04%, Sb
2 O 3 is 0 to 0.5%, and As 2 O 3 + Sb 2 O 3 is 0.005%.
~ 0.5%.

【0020】[0020]

【表1】 [Table 1]

【0021】[0021]

【表2】 [Table 2]

【0022】[0022]

【表3】 [Table 3]

【0023】[0023]

【表4】 [Table 4]

【0024】一般にガラスの転移点および屈伏点を低下
させると化学的耐久性が悪化するが、本発明で用いる被
成形ガラスの特徴の一つはLi2Oを5〜12重量%含
有させることにより、化学的耐久性を悪化させずに転移
点および屈伏点を低下させたことである。
In general, when the transition point and the yield point of the glass are lowered, the chemical durability is deteriorated. One of the features of the glass to be formed used in the present invention is that the glass contains 5 to 12% by weight of Li 2 O. , Lowering the transition point and the yield point without deteriorating the chemical durability.

【0025】本発明で被成形ガラスとして用いるガラス
素材において、ガラス溶融時に脱泡剤として、および/
または着色防止剤として用いられるAs23、Sb23
は、揮発しやすく、また酸素を放出し、成形面の炭化ケ
イ素や窒化ケイ素の酸化の要因となる可能性があるの
で、上記したように0.005〜0.5重量%とするの
が好ましく、特に0.005〜0.04重量%とするの
が好ましい。
In the glass material used as the glass to be molded in the present invention, the glass material is used as a defoaming agent when melting the glass, and / or
Or As 2 O 3 , Sb 2 O 3 used as a coloring inhibitor
Is easily volatilized, releases oxygen, and may cause oxidation of silicon carbide and silicon nitride on the molding surface. Therefore, the content is preferably 0.005 to 0.5% by weight as described above. In particular, the content is preferably 0.005 to 0.04% by weight.

【0026】ガラス素材中には、表面の吸着水や水酸基
およびガラス構造中に固定された水酸基や取り込まれた
水分子が存在する。このうち表面の吸着水は予備乾燥や
プレス装置内での低温の加熱で飛散してしまうから成形
型の酸化には殆んど関与しない。表面の水酸基に関して
は、冷間で研磨したガラス素材を用いると研磨による水
和層が形成されるので、熱間成形した水和層のないガラ
ス素材を用いることが有利である。ガラス素材中に含ま
れる水酸基および水分子の総量は、上記成形型の酸化防
止の観点から50ppm以下とするのが好ましく、25
ppm以下とするのが特に好ましい。
In the glass material, there are water adsorbed and hydroxyl groups on the surface, hydroxyl groups fixed in the glass structure and water molecules taken in. Of these, the adsorbed water on the surface is scattered by pre-drying or low-temperature heating in the press device, so that it hardly participates in the oxidation of the mold. Regarding the hydroxyl groups on the surface, if a cold-polished glass material is used, a hydrated layer is formed by polishing. Therefore, it is advantageous to use a hot-formed glass material without a hydrated layer. The total amount of hydroxyl groups and water molecules contained in the glass material is preferably 50 ppm or less from the viewpoint of preventing oxidation of the mold, and 25 ppm or less.
It is particularly preferred that the content be not more than ppm.

【0027】被成形ガラスであるガラス素材は、酸化
物、炭酸塩、硝酸塩などのガラス原料を溶融して得られ
るが、硝酸塩は分解して酸素を放出するので、成形型の
酸化を起す可能性がある。従ってガラス原料中の硝酸塩
含有量は、酸化物換算で10重量%以下とするのが好ま
しいが、硝酸塩はガラスを溶融するルツボ材料であるP
tの還元粒子の析出を防止する役目を果すので、酸化物
換算で1重量%以上とする必要がある。従って硝酸塩含
有量は1〜10重量%が好ましく、2〜5重量%が特に
好ましい。
The glass material to be molded is obtained by melting glass materials such as oxides, carbonates and nitrates, but nitrates decompose to release oxygen, which may cause oxidation of the mold. There is. Therefore, the nitrate content in the glass raw material is preferably set to 10% by weight or less in terms of oxide, but nitrate is a P crucible material for melting glass.
Since it plays a role in preventing precipitation of reduced particles of t, it is necessary to be 1% by weight or more in terms of oxide. Therefore, the nitrate content is preferably 1 to 10% by weight, particularly preferably 2 to 5% by weight.

【0028】被成形ガラスであるガラス素材として、溶
融ガラスをガラス溶融炉の流出パイプから流下させて、
所定重量の塊状の予備成形体を用いるのが好ましい。塊
状の予備成形体の形状としては球状、マーブル状などが
挙げられる。特に、流下するガラスを内部から気体を噴
出させた受け皿で浮上させて受けることにより、シワ、
突起、凹み、汚れ、付着物などの欠陥が殆んどない、全
表面が自由表面から成る予備成形体を使用することが好
ましい。このような予備成形体は、冷間研磨特有の表面
水和層がないこと、付着物等による悪影響がないこと、
安価にガラス素材が作れることから好ましい。
As a glass material to be molded, molten glass is allowed to flow down from an outflow pipe of a glass melting furnace,
It is preferable to use a massive preform having a predetermined weight. Examples of the shape of the massive preform include a spherical shape and a marble shape. In particular, wrinkles,
It is preferable to use a preform which has almost no defects such as protrusions, dents, dirt, and deposits and has a free surface on the whole surface. Such a preform does not have a surface hydration layer peculiar to cold polishing, there is no adverse effect due to deposits and the like,
This is preferable because a glass material can be produced at low cost.

【0029】本発明のガラス光学素子の製造方法におい
ては、被成形ガラスとして上記のガラス素材を成形型内
に入れ加熱軟化した状態で加圧成形してガラス光学素子
を得る。
In the method for producing a glass optical element according to the present invention, the above glass material is placed in a molding die as a glass to be molded, and pressure-molded in a heated and softened state to obtain a glass optical element.

【0030】加圧成形は酸素含有量15ppm以下、水
含有量50ppm以下の非酸化性雰囲気(例えばN2
2%H2 +98%N2 など)で行なうのが好ましい。酸
素含有量を15ppm以下とし非酸化性雰囲気とするの
が好ましい理由は、酸素含有量が15ppm以下と少な
いと成形面の炭化ケイ素または窒化ケイ素の酸化に伴う
ガラス融着に起因するクラックやプルアウトの発生を抑
制できるからである。特に好ましい酸素含有量は10p
pm以下である。
The pressure molding is performed in a non-oxidizing atmosphere (for example, N 2 , oxygen content 15 ppm or less and water content 50 ppm or less).
2% H 2 + 98% N 2 ). The reason why the oxygen content is preferably 15 ppm or less and the non-oxidizing atmosphere is preferable is that when the oxygen content is as small as 15 ppm or less, cracks and pull-outs caused by glass fusion accompanying oxidation of silicon carbide or silicon nitride on the molding surface are reduced. This is because generation can be suppressed. A particularly preferred oxygen content is 10 p
pm or less.

【0031】また雰囲気中の水含有量として50ppm
以下が好ましい理由は、50ppmを超えると、成形面
の炭化ケイ素または窒化ケイ素の酸化が促進されクラッ
クやプルアウトが発生しやすくなるのに対し、50pp
m以下であると、酸化およびこれに伴なうプルアウトが
抑制されるからである。雰囲気中の水含有量は特に好ま
しくは25ppm以下である。
The water content in the atmosphere is 50 ppm
The following is preferable because, if it exceeds 50 ppm, the oxidation of silicon carbide or silicon nitride on the molding surface is promoted and cracks and pull-outs are likely to occur.
This is because, when it is not more than m, oxidation and accompanying pull-out are suppressed. The water content in the atmosphere is particularly preferably at most 25 ppm.

【0032】以上述べた本発明のガラス光学素子の製造
方法によれば、530℃以下の転移点と565℃以下の
屈伏点を有し、PbOを含まないガラスを被成形ガラス
として用いることにより、プルアウトの発生確率を著し
く減少させることができ、成形型の寿命を大幅に長期化
できる。例えば転移点及び屈伏点の少なくとも一方が上
記値を超える従来のガラスを用いたときよりもプルアウ
トの発生確率を1/3以下、成形型の寿命を3倍以上に
することができる。
According to the glass optical element manufacturing method of the present invention described above, a glass having a transition point of 530 ° C. or less and a sag point of 565 ° C. or less and containing no PbO is used as a glass to be molded. The probability of the occurrence of pull-out can be significantly reduced, and the life of the mold can be greatly extended. For example, the pull-out occurrence probability can be reduced to 1/3 or less, and the life of the mold can be increased to 3 times or more as compared with the case of using conventional glass in which at least one of the transition point and the yield point exceeds the above value.

【0033】[0033]

【実施例】【Example】

実施例I 上述のように炭化ケイ素または窒化ケイ素からなる成形
面に融着防止用薄膜を形成した成形型を用いてもクラッ
クやプルアウトが起る原因は、融着防止用薄膜の不可避
の欠陥により露出した炭化ケイ素または窒化ケイ素の表
面がガラスと反応し、ガラスに同伴してえぐり取られる
からである。
Example I Cracks and pull-outs occur even when using a mold having a fusion preventing thin film formed on a molding surface made of silicon carbide or silicon nitride as described above, because of the inevitable defects of the fusion preventing thin film. This is because the exposed surface of the silicon carbide or silicon nitride reacts with the glass and is removed along with the glass.

【0034】そこで本発明の作用効果を一層明瞭にする
ために、融着防止用薄膜を全く形成していない炭化ケイ
素成形面からなる成形型(鏡面研磨した平板)を用いて
各種ガラス素材をプレス成形した。そして使用した被成
形ガラスの転移点、屈伏点とクラックおよびプルアウト
の発生との関係を検討した。
In order to further clarify the operation and effect of the present invention, various glass materials are pressed using a mold (mirror-polished flat plate) having a silicon carbide molding surface on which no thin film for preventing fusion is formed. Molded. The relationship between the transition point and the yield point of the glass to be formed and the occurrence of cracks and pull-outs was examined.

【0035】使用した各種被成形ガラスは、転移点を4
90〜550℃の範囲で、屈伏点を520〜590℃の
範囲で変動させたものである。また屈折率ndは1.5
5〜1.63、アッベ数νdは55以上のものである
が、特にnd1.59、νd61のものを中心にしてい
る。
The glass to be molded used has a transition point of 4
The yield point is varied in the range of 90 to 550 ° C and in the range of 520 to 590 ° C. The refractive index n d is 1.5
From 5 to 1.63, although the Abbe number [nu d is of 55 or more, and particularly n d 1.59, mainly those of [nu d 61.

【0036】成形条件は以下のとおりである。The molding conditions are as follows.

【0037】被成形ガラス形状: マーブル形状に熱間
成形した予備成形体(体積250mm3) 成形型(平板): 成形型の表面が若干酸化されてもク
ラックやプルアウトを起こしにくいガラスを探索する観
点から、炭化ケイ素の表面を酸素プラズマで酸化させて
使用した(酸化層の厚さ30〜40オングストロー
ム)。各被成形ガラスに対し、成形型を5個使用した。
Shape of glass to be molded: Preformed body hot-formed into a marble shape (volume 250 mm 3 ) Mold (flat plate): A viewpoint for searching for a glass which is less likely to crack or pull out even if the surface of the mold is slightly oxidized. Was used after oxidizing the surface of silicon carbide with oxygen plasma (the thickness of the oxide layer was 30 to 40 angstroms). Five molding dies were used for each glass to be molded.

【0038】雰囲気: 2%H2+98%N2 成形温度: ガラス粘度が106.9ポアズに相当する温
度(通常のプレス条件よりやや低粘度である) 成形圧力: 120kg/cm2 成形時間: 60秒 冷却速度: 110℃/min 成形回数: 5回(各5個の成形型に対し、各5回成形
処理した) 使用したガラスの組成、屈折率nd、アッベ数νd、転移
点Tg、屈伏点Ts、耐水性Dw、耐酸性Da、プレス
温度(ガラス粘度が106.9ポアズに相当する温度)及
び5回のプレスにより発生したクラックおよびプルアウ
ト数の合計(5個の成形型での平均)を表5および表6
に示す。また屈伏点とプルアウトおよびクラック数の関
係を図1に示す。表5および表6並びに図1より、ガラ
スの屈伏点とクラックおよびプルアウト数の間には強い
相関があり、転移点、屈伏点の低いガラス、即ちプレス
温度を低くできるガラスにすればクラックおよびプルア
ウトが軽減されることが明らかになり、特に転移点53
0℃以下、屈伏点565℃以下のガラスを用いるのが好
ましいことが明らかとなった。
Atmosphere: 2% H 2 + 98% N 2 Molding temperature: Temperature corresponding to a glass viscosity of 10 6.9 poise (slightly lower than ordinary pressing conditions) Molding pressure: 120 kg / cm 2 Molding time: 60 seconds Cooling rate: 110 ° C./min Number of moldings: 5 times (5 moldings were performed on each of 5 molding dies) Composition of glass used, refractive index n d , Abbe number ν d , transition point Tg, yielding point Ts, water resistance Dw, acid resistance Da, the sum of cracks and pull-out number generated by the press temperature (temperature glass viscosity corresponding to 10 6.9 poise) and five pressing (average of five mold) Table 5 and Table 6
Shown in FIG. 1 shows the relationship between the yield point and the number of pullouts and cracks. From Tables 5 and 6, and FIG. 1, there is a strong correlation between the yield point of the glass and the number of cracks and pull-outs. Is apparently reduced, especially at the transition point 53
It has become clear that it is preferable to use glass having a temperature of 0 ° C. or less and a sag point of 565 ° C. or less.

【0039】本発明における実際のプレス成形では、成
形面に融着防止用薄膜を設けた成形型を用いるので、転
移点530℃以下、屈伏点565℃以下のガラスを用い
ればクラックおよびプルアウトが発生する確率は上述の
融着防止膜を設けない場合よりも著しく減少することが
明らかとなった。
In the actual press forming in the present invention, since a forming die having a thin film for preventing fusion is used on the forming surface, cracks and pull-outs occur when glass having a transition point of 530 ° C. or lower and a sag point of 565 ° C. or lower is used. It has been clarified that the probability of occurrence is significantly reduced as compared with the case where the anti-fusing film is not provided.

【0040】なお、表6を見ると、比較のガラスNo.
11は、As23 0.1重量%、Sb230.2重量
%を含み、比較のガラスNo.12は、As23 0,
01重量%、Sb23 0.01重量%を含み、前者が
後者よりもAs23、Sb23の含有率が著しく多い。
またガラスNo.11は硝酸塩原料を用いているが、ガ
ラスNo.12は硝酸塩原料を用いていない。それにも
拘わらす表6及び図1から両者のクラックおよびプウア
ウト数はわずかの差しかない。
It should be noted that Table 6 shows that the comparative glass Nos.
11, As 2 O 3 0.1 wt%, wherein the Sb 2 O 3 0.2 wt%, the glass of Comparative No. 12 is As 2 O 3 0,
01 wt%, wherein the Sb 2 O 3 0.01 wt%, the former is As 2 O 3 than the latter, Sb 2 O is significantly more 3 content.
In addition, glass no. No. 11 uses a nitrate raw material. No. 12 does not use a nitrate raw material. Nevertheless, from Table 6 and FIG. 1, the numbers of cracks and puouts of both are slightly different.

【0041】また本発明のガラスに含まれるガラスN
o.9とガラスNo.10は、硝酸塩原料を用い、As
23、Sb23を多く含むが、クラック及びプルアウト
数は少ない。
The glass N contained in the glass of the present invention
o. 9 and glass no. No. 10 uses nitrate raw material and As
Although it contains a large amount of 2 O 3 and Sb 2 O 3 , the number of cracks and pull-outs is small.

【0042】従って原料の硝酸塩、ガラス中のAs
23、Sb23がクラックおよびプルアウトに及ぼす影
響は、ガラスの転移点、屈伏点がクラックおよびプルア
ウトに及ぼす影響よりもはるかに小さいことが明らかで
ある。このことは後記実施例IIIによっても裏付けられ
る。
Therefore, nitrate as a raw material, As in glass
It is clear that the effects of 2 O 3 and Sb 2 O 3 on cracks and pullouts are much smaller than the effects of the glass transition point and yield point on cracks and pullouts. This is supported by Example III described below.

【0043】またアルカリ土類酸化物の中ではBaOよ
りもCaOを用いた方がクラックおよびプルアウト数が
少なくなる傾向も見られる。
Among the alkaline earth oxides, the use of CaO rather than BaO tends to reduce the number of cracks and pull-outs.

【0044】[0044]

【表5】 [Table 5]

【0045】[0045]

【表6】 [Table 6]

【0046】実施例II 被成形ガラス中の水分の影響を調べるため表6のNo.
8のガラスについて、ガラス溶融の際、四塩化炭素を気
体としてパイプを通してガラス融液中に流通してバブリ
ングすることにより脱水ガラスを作製した。脱水ガラス
の水分量は7ppmであった。一方、脱水処理していな
いガラスの水分量は95ppmであった。成形型は酸処
理して表面に酸化層がほとんどない状態にし、成形雰囲
気としては、水分を除去して水分量を50ppm以下に
した雰囲気を用いた。プレス成形温度630℃、プレス
圧力180kg/cm2で15回プレスした結果、非脱
水ガラス(水分95ppm)ではクラックおよびプルア
ウトの数の合計(平均)が4.0個だったのに対し、脱
水ガラス(水分7ppm)では2.5個に減少した。さ
らに他のハロゲン含有ガス、酸素ガス、二酸化炭素ガ
ス、窒化ガス、アルゴンガス等を用いて種々検討した結
果、ガラス中に含まれる水酸基および水分子の総量を、
水分子に換算して50ppm以下にするとクラックおよ
びプルアウトの減少に効果のあることが判明した。
Example II In order to investigate the effect of moisture in the glass to be molded, the sample No.
Regarding the glass of No. 8, at the time of melting the glass, dehydrated glass was produced by flowing carbon tetrachloride as a gas through a pipe through the glass melt and bubbling. The water content of the dehydrated glass was 7 ppm. On the other hand, the water content of the glass not subjected to the dehydration treatment was 95 ppm. The mold was treated with an acid so that the surface had almost no oxidized layer, and as the molding atmosphere, an atmosphere in which water was removed to reduce the water content to 50 ppm or less was used. As a result of pressing 15 times at a press forming temperature of 630 ° C. and a pressing pressure of 180 kg / cm 2 , the total (average) of the number of cracks and pull-outs was 4.0 in non-dehydrated glass (water content: 95 ppm). (7 ppm of water) decreased to 2.5 pieces. As a result of various studies using other halogen-containing gas, oxygen gas, carbon dioxide gas, nitriding gas, argon gas, etc., the total amount of hydroxyl groups and water molecules contained in the glass was
It has been found that reducing the content to 50 ppm or less in terms of water molecules is effective in reducing cracks and pull-out.

【0047】実施例III ガラス原料として硝酸塩を用いたときの影響および被成
形ガラス中のAs23、Sb23の影響を検討した。用
いたガラスは基本組成が表5のNo.1のガラスと同一
の下記3種のガラスである。
Example III The effects of using nitrate as a glass material and the effects of As 2 O 3 and Sb 2 O 3 in the glass to be molded were examined. The basic composition of the glass used was No. 5 in Table 5. The following three types of glasses are the same as the one glass.

【0048】ガラス(a):BaOの原料としてBa
(No32を用い、他のアルカリおよびアルカリ土類酸
化物の原料として炭酸塩を用いた。As23を0.2重
量%、Sb23を0.2重量%含有する。
Glass (a): BaO as a raw material for BaO
(No 3 ) 2 and carbonate as a raw material for other alkali and alkaline earth oxides. It contains 0.2% by weight of As 2 O 3 and 0.2% by weight of Sb 2 O 3 .

【0049】ガラス(b):BaOの原料としてBa
(No32を用い、他のアルカリおよびアルカリ土類酸
化物の原料として炭酸塩を用いた。As23およびSb
23を含有しない。
Glass (b): BaO as a raw material for BaO
(No 3 ) 2 and carbonate as a raw material for other alkali and alkaline earth oxides. As 2 O 3 and Sb
Does not contain 2 O 3 .

【0050】ガラス(c):BaOの原料としてBaC
3を用い、他のアルカリおよびアルカリ土類酸化物の
原料としても炭酸塩を用いた。As23およびSb23
を含有しない。
Glass (c): BaC as a raw material of BaO
O 3 was used, and carbonate was also used as a raw material for other alkali and alkaline earth oxides. As 2 O 3 and Sb 2 O 3
Not contained.

【0051】上記、ガラス(a)、(b)、(c)から
なるガラス成形体(250mm3)を用意し、各ガラス
成形体を、表面が炭化ケイ素の成形型、炭化ケイ素上に
イオンプレーティング法により300℃でiーカーボン
膜を形成した成形型および炭化ケイ素上にスパッタ法に
より300℃で硬質炭素膜を形成した成形型上にそれぞ
れ配置して2%H2+98%N2の雰囲気で700℃、1
時間保持して熱処理した。700℃という温度はガラス
粘度104.6ポアズに相当するが、実際のプレスはガラ
ス粘度107.6ポアズ以上で行われるので、700℃
(104.6ポアズ)は実際のプレス時よりもガラスが成
形型に融着しやすい条件である。
A glass molded body (250 mm 3 ) made of the above glasses (a), (b) and (c) is prepared, and each glass molded body is ion-plated on a silicon carbide molding die and silicon carbide. In a 2% H 2 + 98% N 2 atmosphere by placing them on a mold having an i-carbon film formed at 300 ° C. by a sputtering method and a mold having a hard carbon film formed thereon at 300 ° C. by a sputtering method on silicon carbide. 700 ° C, 1
It was heat-treated while holding for a time. A temperature of 700 ° C. is equivalent to a glass viscosity of 10 4.6 poise, but the actual pressing is performed at a glass viscosity of 10 7.6 poise or more.
(10 4.6 poise) is a condition under which the glass is more easily fused to the forming die than at the time of actual pressing.

【0052】熱処理後のガラス成形体と成形型との融着
状態およびガラス成形体と成形型との界面の発泡状態を
観察し、接触角を測定した結果を表7に示す。
Table 7 shows the results of observing the state of fusion between the glass molded body and the mold after the heat treatment and the state of foaming at the interface between the glass molded body and the mold, and measuring the contact angle.

【0053】[0053]

【表7】 [Table 7]

【0054】表7より、成形型の表面が炭化ケイ素であ
ると、ガラス(a)、(b)、(c)のいずれも融着が
観察され、特にBaOの原料として硝酸塩を用いて得ら
れ、かつガラス中にAs23、Sb23を含むガラス
(a)が融着の程度が著しいことが判明した。従って炭
化ケイ素との融着防止のためガラスはAs23、Sb2
3を極力含まない方がよいことが明らかである。炭化
ケイ素上に、iーカーボン膜、硬質炭素膜を形成した
形型では、これらの膜が融着防止膜であることからガラ
スの融着は認められなかった。一方、界面の発泡につい
ては、3種の成形型のいずれにおいてもガラス(a)の
場合の発泡が著しく、界面の発泡防止のためにガラスは
As23、Sb23を極力含まない方がよいことが判明
した。
According to Table 7, when the surface of the mold is made of silicon carbide, fusion is observed in all of glasses (a), (b) and (c), and in particular, the glass is obtained using nitrate as a raw material of BaO. It was also found that the glass (a) containing As 2 O 3 and Sb 2 O 3 in the glass had a remarkable degree of fusion. Therefore, the glass is made of As 2 O 3 , Sb 2 to prevent fusion with silicon carbide.
It is clear that it is better not to contain O 3 as much as possible. In a mold in which an i-carbon film and a hard carbon film were formed on silicon carbide, fusion of glass was not recognized because these films were anti-fusion films. On the other hand, the foaming of the interface is significantly foaming in the case of glass (a) in any of the three molds, glass for foaming prevention of interface does not include as much as possible the As 2 O 3, Sb 2 O 3 It turned out to be better.

【0055】また濡れ性に関しては、原料として硝酸塩
を用いないガラス(c)の接触角が最も大きく好ましい
ことが明らかである。
Regarding the wettability, it is clear that the contact angle of glass (c) without using nitrate as the raw material is the largest and is preferable.

【0056】以上から、実施例Iではあまり明確な差異
は見出せなかったものの、As23、Sb23を減らす
こと、原料中の硝酸塩を減らすことは有効である。
From the above, although a clear difference was not found in Example I, it is effective to reduce As 2 O 3 and Sb 2 O 3 and to reduce nitrate in the raw material.

【0057】実施例IV プレス成形雰囲気中の水分の影響を検討した。用いたガ
ラスは表6のNo.8のガラスであり、マーブル形状に
熱間成形した予備成形体(250mm3)を使用した。
雰囲気ガスとして、2%H2+98%N2からなり、
(i)プレス装置への導入口にゼオライト製ドライカラ
ムを設けて水分を除去したガスと、(ii)通常の配管のま
ま導入したガスを用いた。雰囲気中の残存水分量は、
(i)の場合18ppm、(ii)の場合71ppmだった。
成形型は酸処理して表面の酸化層を溶解除去し、酸化層
のほとんどない状態で使用を開始した。プレス成形温度
は630℃(ガラス粘度が106.9ポアズに相当する温
度)、プレス成形圧力120kg/cm2の条件で、各
8個の成形型で各10回プレスした結果、(ii)ではクラ
ックおよびプルアウト数の合計(平均)が2.5個だっ
たものが、(i)では1.3個に減少した。さらに種々検
討した結果、雰囲気中の水分は50ppm以下にすると
クラックおよびプルアウトの減少に効果のあることが判
明した。
Example IV The effect of moisture in a press molding atmosphere was examined. The glass used was No. in Table 6. A glass preform (250 mm 3 ) which was hot-formed into a marble shape was used.
The atmosphere gas consists of 2% H 2 + 98% N 2 ,
(I) A gas from which water was removed by providing a zeolite dry column at the inlet to the press device, and (ii) a gas introduced with ordinary piping were used. The amount of residual moisture in the atmosphere is
In the case of (i), it was 18 ppm, and in the case of (ii), it was 71 ppm.
The mold was subjected to an acid treatment to dissolve and remove an oxide layer on the surface, and the mold was started to be used with almost no oxide layer. Press molding temperature 630 ° C. (temperature at which the glass viscosity corresponding to 10 6.9 poise), under the conditions of a press molding pressure 120 kg / cm 2, each 10 times pressed results in each of eight molds, cracks and in (ii) The total (average) of the number of pullouts was 2.5, but in (i), the number was reduced to 1.3. As a result of various studies, it was found that setting the water content in the atmosphere to 50 ppm or less was effective in reducing cracks and pull-out.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上述べた本発明のガラス光学素子の製
造方法によれば、成形型の成形面を構成する炭化ケイ素
や窒化ケイ素の酸化に伴うガラス融着に起因するクラッ
クやプルアウトの発生を著しく抑えることができるの
で、用いられる成形型が長寿命となり、また得られたガ
ラス光学素子も欠陥の著しく少ないものとなる。
According to the method for manufacturing a glass optical element of the present invention described above, cracks and pull-outs caused by glass fusion accompanying oxidation of silicon carbide and silicon nitride constituting the molding surface of the mold are eliminated. Since it can be suppressed remarkably, the mold used has a long life, and the obtained glass optical element has extremely few defects.

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

【図1】ガラスの屈伏点とクラックおよびプルアウト数
との関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the yield point of glass and the number of cracks and pull-outs.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−88731(JP,A) 特開 平5−201743(JP,A) 特開 平5−246735(JP,A) 特開 昭61−136928(JP,A) 特開 平6−144868(JP,A) 特開 平2−14839(JP,A) 特公 平4−61816(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03B 11/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-3-88731 (JP, A) JP-A-5-201743 (JP, A) JP-A-5-246735 (JP, A) JP-A-61- 136928 (JP, A) JP-A-6-144868 (JP, A) JP-A-2-14839 (JP, A) JP-B-4-61816 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C03B 11/00

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 少なくとも成形面が炭化ケイ素および/
または窒化ケイ素を主成分とする材料からなり、この成
形面上にさらに融着防止用薄膜が形成されている成形型
を用い、この成形型内に、転移点が530℃以下、屈伏
点が565℃以下で、ガラス成分としてAs 2 3 +Sb
2 3 を0.005〜0.04重量%含有するとともに、
PbOを含まないガラス素材を入れ、加熱軟化した状態
で加圧成形することを特徴とするガラス光学素子の製造
方法。
1. The method according to claim 1, wherein at least the molding surface has silicon carbide and / or
Alternatively, a molding die made of a material containing silicon nitride as a main component and further having a fusion-preventing thin film formed on the molding surface is used, and the transition point is 530 ° C. or lower and the yield point is 565 in the molding die. C. or lower, and As 2 O 3 + Sb as a glass component
While containing 0.005 to 0.04% by weight of 2 O 3 ,
A method for producing a glass optical element, wherein a glass material containing no PbO is put in, and pressure-molded in a state of being heated and softened.
【請求項2】 被成形ガラスであるガラス素材の組成
中に含まれる水酸基および水分子の総含有量が水分子に
換算して50ppm以下である、請求項1に記載のガラ
ス光学素子の製造方法。
2. Composition of a glass material as a glass to be molded
The total content of hydroxyl groups and water molecules contained in
The glass according to claim 1, which is 50 ppm or less in terms of conversion.
Manufacturing method of optical element.
【請求項3】 被成形ガラスであるガラス素材が、硝酸
塩含有量が酸化物基準で1〜10重量%であるガラス原
料を溶融して得られたものである、請求項1または2に
記載のガラス光学素子の製造方法。
3. The glass material to be molded is nitric acid.
Glass source having a salt content of 1 to 10% by weight on an oxide basis
3. The method according to claim 1, which is obtained by melting a material.
A manufacturing method of the glass optical element according to the above.
【請求項4】 加圧成形を酸素含有量15ppm以下、
水含有量50ppm以下の非酸化性雰囲気で行なう、請
求項1〜3のいずれか1項に記載のガラス光学素子の製
造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the pressure molding is performed with an oxygen content of 15 ppm or less.
Perform in a non-oxidizing atmosphere with a water content of 50 ppm or less.
The production of the glass optical element according to any one of claims 1 to 3.
Construction method.
【請求項5】 少なくとも成形面が炭化ケイ素および/
または窒化ケイ素を主成分とする材料からなり、この成
形面上にさらに融着防止用薄膜が形成されている成形型
を用い、この成形型内に、転移点が530℃以下、屈伏
点が565℃以下で、ガラス成分としてPbOを含ま
ず、水酸基および水分子の含有量が水分子に換算して5
0ppm以下であるガラス素材を入れ、加熱軟化した状
態で加圧成形することを特徴とするガラス光学素子の製
造方法。
5. The method according to claim 1, wherein at least the molding surface has silicon carbide and / or
Alternatively, a molding die made of a material containing silicon nitride as a main component and further having a fusion-preventing thin film formed on the molding surface is used, and the transition point is 530 ° C. or lower and the yield point is 565 in the molding die. C. or lower, containing no PbO as a glass component and having a hydroxyl group and water molecule content of 5
A method for producing a glass optical element, wherein a glass material having a concentration of 0 ppm or less is charged and pressure-molded in a softened state by heating.
【請求項6】 少なくとも成形面が炭化ケイ素および/
または窒化ケイ素を主成分とする材料からなり、この成
形面上にさらに融着防止用薄膜が形成されている成形型
を用い、この成形型内に、硝酸塩含有量が酸化物基準で
1〜10重量%であるガラス原料を溶融して得られた、
転移点が530℃以下、屈伏点が565℃以下で、ガラ
ス成分としてPbOを含まないガラス素材を入れ、加熱
軟化した状態で加圧成形することを特徴とするガラス光
学素子の製造方法。
6. At least a molding surface of silicon carbide and / or
Or use a mold composed of a material containing silicon nitride as a main component and further forming a thin film for preventing fusion on the molding surface, and in this mold, the nitrate content is on an oxide basis.
1 to 10% by weight obtained by melting a glass raw material,
A method for producing a glass optical element, wherein a glass material having a transition point of 530 ° C. or less and a sag point of 565 ° C. or less and containing no PbO as a glass component is put in, and pressure-molded in a heated and softened state.
【請求項7】 融着防止用薄膜が炭素、白金合金、チタ
ン、炭化チタン、窒化チタン、クロム、炭化クロム、窒
化クロム、窒化ホウ素、炭化ケイ素および窒化ケイ素か
らなる群から選ばれた少くとも1つの材料からなる単層
膜又は複層膜であることを特徴とする請求項1〜6のい
ずれか1項に記載の方法。
7. The anti-fusing thin film is at least one selected from the group consisting of carbon, platinum alloy, titanium, titanium carbide, titanium nitride, chromium, chromium carbide, chromium nitride, boron nitride, silicon carbide and silicon nitride. characterized in that it is a single-layer film or a multilayer film made of One material claims 1-6 Neu
2. The method according to claim 1 .
【請求項8】 融着防止用薄膜としての炭素が、非晶質
および/または結晶質の、グラファイト構造および/ま
たはダイヤモンド構造の単一成分層または混合層からな
る炭素であり、C−H結合を有したものおよび/または
C−H結合を有しないものである、請求項に記載の方
法。
8. The carbon as the fusion-preventing thin film is a carbon composed of an amorphous and / or crystalline single-component layer or a mixed layer having a graphite structure and / or a diamond structure, and a C—H bond. The method according to claim 7 , wherein the compound has a C—H bond and / or has no C—H bond.
【請求項9】 融着防止用薄膜としての白金合金が、P
t−Rh合金、Pt−Rh−Au合金およびPt−Rh
−Au−Ir合金の群から選ばれる請求項に記載の方
法。
9. A platinum alloy as a fusion preventing thin film is made of P
t-Rh alloy, Pt-Rh-Au alloy and Pt-Rh
The method of claim 7 , wherein the method is selected from the group of -Au-Ir alloys.
【請求項10】 ガラス素材が、ガラス成分として、 SiO2を28〜55重量%、 B23を5〜30重量% 含有し、 SiO2とB23の合量が46〜70%、 SiO2/B23の値が1.3〜12.0(重量比) である硼珪酸ガラスである請求項1〜のいずれか1項
に記載の方法。
10. The glass material contains 28 to 55% by weight of SiO 2 and 5 to 30% by weight of B 2 O 3 as glass components, and the total amount of SiO 2 and B 2 O 3 is 46 to 70%. The method according to any one of claims 1 to 9 , wherein the borosilicate glass has a value of SiO 2 / B 2 O 3 of 1.3 to 12.0 (weight ratio).
【請求項11】 ガラス素材が、ガラス成分としてさら
に、 Li2Oを5〜12重量%、 Na2Oを0〜5%重量、 K2Oを0〜5重量%、 Li2O+Na2O+K2Oを5〜12重量%、 BaOを0〜40重量%、 MgOを0〜10重量%、 CaOを0〜23重量%、 SrOを0〜20重量%、 ZnOを0〜20重量%、 BaO+MgO+CaO+SrO+ZnOを10〜44
重量%、 SiO2+B23+Li2O+BaO+CaOを72重量
%以上 含有する請求項10に記載の方法。
11. Glass material, further as a glass component, the Li 2 O 5 to 12 wt%, 0-5% of Na 2 O by weight, K 2 O 0 to 5 wt%, Li 2 O + Na 2 O + K 2 O: 5 to 12% by weight, BaO: 0 to 40% by weight, MgO: 0 to 10% by weight, CaO: 0 to 23% by weight, SrO: 0 to 20% by weight, ZnO: 0 to 20% by weight, BaO + MgO + CaO + SrO + ZnO 10-44
The method according to claim 10 , comprising at least 72% by weight of SiO 2 + B 2 O 3 + Li 2 O + BaO + CaO.
【請求項12】 BaOを10〜40重量%含有する請
求項11に記載の方法。
12. The method according to claim 11 , comprising 10 to 40% by weight of BaO.
【請求項13】 ガラス素材が、ガラス成分としてさら
に、 Al23を1〜7.5重量%、 P25を0〜3重量%、 La23を0〜15重量%、 Y23を0〜5重量%、 Gd23を0〜5重量%、 TiO2を0〜3重量%、 Nb25を0〜3重量%、 ZrO2を0〜5重量%、 La23+Y23+Gd23を1〜15重量% 含有する請求項10〜12のいずれか1項に記載の方
法。
13. The glass material further comprises, as glass components, 1 to 7.5% by weight of Al 2 O 3 , 0 to 3% by weight of P 2 O 5 , 0 to 15% by weight of La 2 O 3 , Y the 2 O 3 0 to 5 wt%, the Gd 2 O 3 0 to 5 wt%, the TiO 2 0-3 wt%, Nb 2 O 5 0 to 3 wt%, the ZrO 2 0 to 5 wt%, la 2 O 3 + Y 2 O 3 + Gd 2 method according to any one of claims 10 to 12 O 3, containing 1-15 wt%.
【請求項14】 被成形ガラスであるガラス素材が、溶
融ガラスをガラス溶融炉の流出パイプから流出させて得
られた、所定重量の塊状の予備成形体からなる、請求項
1〜13のいずれか1項に記載の方法
14. The glass material is the glass molding is, a molten glass obtained by outflow from the outflow pipe of a glass melting furnace, consisting of a preform of a predetermined weight of the bulk, claim 1-13 Item 1.
【請求項15】 流下する溶融ガラスを、内部から気体
を噴出させた受け皿上で浮上させて受ける、請求項14
に記載の方法。
The 15. falling to molten glass, subjected by floating on saucer jetted gas from inside, according to claim 14
The method described in.
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