JPH02243522A - Mold for forming optical element - Google Patents

Mold for forming optical element

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JPH02243522A
JPH02243522A JP30793388A JP30793388A JPH02243522A JP H02243522 A JPH02243522 A JP H02243522A JP 30793388 A JP30793388 A JP 30793388A JP 30793388 A JP30793388 A JP 30793388A JP H02243522 A JPH02243522 A JP H02243522A
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JP
Japan
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mold
molding
glass
optical element
diamond
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JP30793388A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Taniguchi
靖 谷口
Keiji Hirabayashi
敬二 平林
Keiko Ikoma
生駒 圭子
Noriko Kurihara
栗原 紀子
Masaaki Matsushima
正明 松島
Kiyoshi Yamamoto
潔 山本
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a mirror-polished mold resistant to surface deterioration and usable at a high temperature without causing welding of glass by forming a sintered diamond at a part where an optical element forming mold is brought into contact with glass. CONSTITUTION:A mixture of diamond particles having an average particle diameter of several - several tens mum and a 1-10vol.% of a sintering assistant such as Co or Ni having an average particle diameter of several hundreds mum is placed on a mold preform 1 made of a sintered material such as C or SiC and sintered by heating at 1,500-2,000 deg.C for about 1hr under a pressure of 5-8GPa. The formed sintered diamond 2 is mirror-polished to obtain a mold for forming an optical element having desired form. A spherical glass raw material 3 is placed on the lower mold 54 of the above mold, a lid 52 of a vacuum chamber 51 is closed, water is passed through a water-cooling pipe 70, an electric current is applied to a heater 58, the chamber 51 is evacuated to <=10<-2>Torr by opening a valve 62, the valve 62 is closed, an inert gas is introduced into the chamber 51 by opening a valve 66 and the upper mold 53 is lowered by operating a pneumatic cylinder 60 to effect the compression molding of the raw material 3.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、レンズ、プリズム等のガラスよりなる光学素
子を、ガラス素材のプレス成形により製造するのに使用
される型に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a mold used for manufacturing optical elements made of glass, such as lenses and prisms, by press molding a glass material.

〔従来の技術] 研摩工程を必要としないでガラス素材のプレス成形によ
ってレンズを製造する技術は従来のレンズの製造におい
て必要とされた複雑な工程をなくし、簡単Hつ安価にレ
ンズを製造することを可能とし、近来、レンズのみなら
ずプリズムその他のガラスよりなる光学素子の製造に使
用されるようになってきた。
[Prior art] The technology of manufacturing lenses by press-molding glass materials without requiring a polishing process eliminates the complicated processes required in conventional lens manufacturing, and makes it possible to easily and inexpensively manufacture lenses. In recent years, it has come to be used not only in the production of lenses but also prisms and other optical elements made of glass.

このようなガラスの光学素子のプレス成形に使用される
型材に要求される性質としては、硬さ。
The properties required of the mold material used for press molding of such glass optical elements are hardness.

耐熱性、雌型性、鏡面加工性等に優れている°1tが挙
げられる。従来、この種の型材としして、金属、セラミ
ックス、及びそれらをコーティングした材料等、数多く
の提案がされている。いくつかの例を挙げるならば、特
開昭49=51112には13C「マルテンサイト鋼が
、特開昭5245613 i、mはSiC及びsi、N
4が、特開昭60−246230には超硬合金に貴金属
をコーディングした材料が、又、特開昭61−1831
34には、ダイヤモンド薄膜又はダイヤモンド状炭素膜
をコーティングした材料も提案されている。
One example is °1t, which is excellent in heat resistance, female moldability, mirror workability, etc. Conventionally, many proposals have been made for this type of mold material, such as metals, ceramics, and materials coated with these materials. To give some examples, 13C "martensitic steel" is disclosed in JP-A-49-51112;
4, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-246230 discloses a material in which cemented carbide is coated with precious metals, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-1831
No. 34 also proposes a material coated with a diamond thin film or a diamond-like carbon film.

[発明が解法しようとする課題] しかしながら、l3Crマルテンサイト鋼は酸化しやす
く、さらに高温でFeが硝子中に拡散して硝子が着色す
る欠点をもつ。又、SiC、513N4は一般的に酸化
されにくいとされているが、高温ではやはり酸化がおこ
り表面に5iOzの膜が形成される為硝子と融着を起こ
し、さらに高硬度の為型自体の加工性が極めて悪いとい
う欠点を持つ。貴金属をコーティングした材料は融着は
起こしにくいが、極めて軟らかい為、傷がつきゃすく又
変形しやすい欠点を持つ。又、ダイヤモンド薄膜をコー
ディングした材料は表面の平滑さに欠けるため得られた
光学素子の鏡面性が不足する。
[Problems to be Solved by the Invention] However, 13Cr martensitic steel is easily oxidized and further has the disadvantage that Fe diffuses into the glass at high temperatures, causing the glass to become colored. In addition, although SiC and 513N4 are generally considered to be difficult to oxidize, oxidation still occurs at high temperatures, forming a 5iOz film on the surface, which causes fusion with the glass, and furthermore, due to its high hardness, processing of the mold itself is difficult. It has the disadvantage of being extremely bad. Materials coated with precious metals are less prone to fusion, but because they are extremely soft, they are easily scratched and easily deformed. In addition, since the surface of the material coated with a diamond thin film lacks smoothness, the resulting optical element lacks specularity.

又、ダイヤモンド状炭素膜と称される膜は、種類に決る
ものではなく、■炭水のみからなっているが、結合の形
式はsp、sp” 、sp’混成からなるアモルファス
の膜、■微小なグラファイトの集合体、■炭素原子以外
に水素原子を含むアモルファス膜(以下a−C:H膜と
略す)、■微小なダイヤモンドや微小なグラファイトと
アモルファスの両者の構造を含む膜等がある。又、上述
の各段についても■はsp、sp” 、sp’の割合、
■はグラファイトの大きさ、■は水素と炭素の割合、■
は結晶とアモルファスの割合がそれぞれ異なれば膜の性
質が異なってくる。特に、多重結合を多く含んだり、あ
るいは多重結合が非局在化してノ(後糸が長かったり、
グラファイト微結晶を含んだりした膜は、ガラスの成分
である酸化鉛を還元しやすいので鉛の析出が起こって、
型の1ii−1久性が低ドしたり光学素子の面精度が低
下したりする欠点を持っている。
Furthermore, the film called a diamond-like carbon film is not determined by the type; ■ it consists only of carbon water, but the type of bonding is an amorphous film consisting of sp, sp'', and sp'hybrids; (1) an amorphous film containing hydrogen atoms in addition to carbon atoms (hereinafter abbreviated as a-C:H film); (2) a film containing minute diamonds or a structure of both minute graphite and amorphous. Also, for each stage mentioned above, ■ is the ratio of sp, sp'', sp',
■ is the size of graphite, ■ is the ratio of hydrogen and carbon, ■
If the ratio of crystalline to amorphous is different, the properties of the film will differ. In particular, if there are many multiple bonds, or if the multiple bonds are delocalized (the posterior thread is long,
Films containing graphite microcrystals tend to reduce lead oxide, a component of glass, and lead precipitation occurs.
This method has disadvantages such as poor mold durability and reduced surface precision of the optical element.

従って、本発明の目的は、ガラスの光学素子の成形に適
した光学素子成形用型を提供することで、特に、高温で
ガラスと融着をおこさず、鏡面研磨が可能で、適当な硬
さを有し、酸化されにくく、鉛の析出が生じない光学素
子成形用型を提供するものである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a mold for molding an optical element suitable for molding a glass optical element. In particular, it does not cause fusion with glass at high temperatures, is capable of mirror polishing, and has an appropriate hardness. The present invention provides a mold for molding an optical element that is resistant to oxidation and does not cause lead precipitation.

[課題を解決するための手段] 本発明に従って、ガラスよりなる光学素子のブレス成膜
はに用いる光学素子成形用型において、類型の少なくと
もガラスと接触する部分が、ダイヤモンド粒子と焼結助
剤よりなるダイヤモンド焼結体である光学素子成形用型
が提供される。
[Means for Solving the Problems] According to the present invention, in an optical element forming mold used for press coating of an optical element made of glass, at least the part of the mold that comes into contact with the glass is made of diamond particles and a sintering aid. A mold for molding an optical element, which is a diamond sintered body, is provided.

ダイヤモンドは光学素子が成形されるような高温におい
て、鉛あるいはアルカリ元素を大量に含有する光学ガラ
ス素子と反応することなく、化学的に不活性、安定であ
るため、酸化鉛を還元して鉛を析出したりガラスと融着
を起こすことがない。また、硬度も非常に高いため型表
面、にすり傷等が発生したり、プレス成形による塑性変
形などを起こさない。このように、ダイヤモンドは光学
素子成形用型の材料として優れた性質を有するものであ
る。しかしながら、11」述した問題よりその実用化は
非常に困難である。
Diamond is chemically inert and stable without reacting with optical glass elements that contain large amounts of lead or alkali elements at the high temperatures where optical elements are molded. No precipitation or fusion with glass. In addition, since it has very high hardness, it does not cause scratches on the mold surface or plastic deformation during press molding. As described above, diamond has excellent properties as a material for molds for molding optical elements. However, due to the problems mentioned in Section 11, it is very difficult to put it into practical use.

本発明者は、ダイヤモンド粒子を適当な焼結助剤と焼結
したダイヤモンド焼結体が高温でガラスと融着を起こさ
ず酸化されにくく鉛の析出が生じないというダイヤモン
ドの利点と適当な硬度を有し、しかも鏡面研磨が可能で
あるという利点を合わせ持った光学素子成形用型材料と
して最も適したものであることを見いだした。
The present inventor has discovered that a diamond sintered body obtained by sintering diamond particles with a suitable sintering aid has the advantages of diamond that it does not fuse with glass at high temperatures, is resistant to oxidation, and does not cause lead precipitation, and has an appropriate hardness. It has been found that this material is most suitable as a mold material for molding optical elements, as it has the advantage of being mirror-polished.

次に、本発明を具体的に説明する。Next, the present invention will be specifically explained.

ダイヤモンド焼結体は1種々の製造方法が知られている
が、例えば数μm〜数10μmの十均粒径を持つダイヤ
モンド粒子と、数100人のCo 。
Various methods are known for producing diamond sintered bodies, including diamond particles having a uniform grain size of several micrometers to several tens of micrometers and several hundred Co particles.

Ni 、 Fe等の金属粉末をその含有量が1〜20v
o1%の範囲になるよう調整、混合した後、5〜8GP
a、1500〜2000℃という高温高圧状態で1時間
程度焼結することにより得られる。
Metal powder such as Ni or Fe with a content of 1 to 20v
After adjusting and mixing to a range of o1%, 5 to 8 GP
a. Obtained by sintering at a high temperature and pressure of 1500 to 2000°C for about 1 hour.

この他、数wし%のCoを含有するWCの焼結体とダイ
ヤモンド粉末を高温高圧状態で焼結することにより、C
oをダイヤモンド粉末層に移動させダイヤモンド粒子間
の直接結合を形成する方法、あるいは焼結助剤をあらか
じめダイヤモンド粒子に真空蒸着、スパッタ等により成
膜し、焼結助〜j膜を形成した後、高温高圧士で焼結す
る方法等がある。この方法によれば焼結助剤が非常に微
細な粒子として、均質に焼結体中に分布し、しかも他の
方法に比べその添加量を低減させることができる。これ
らの方法ではダイヤモンド粒子間に直接結合が形成され
ている。また、SiC等のセラミックスを主な結合剤と
して、低圧高温状態で焼結する方法もある。
In addition, by sintering a WC sintered body containing several w% of Co and diamond powder at high temperature and high pressure, carbon
After forming a film of sintering aid to j by moving the sintering aid to the diamond powder layer to form a direct bond between the diamond particles, or by forming the sintering aid on the diamond particles in advance by vacuum evaporation, sputtering, etc., There are methods such as sintering in a high-temperature, high-pressure chamber. According to this method, the sintering aid is homogeneously distributed in the sintered body as very fine particles, and the amount added can be reduced compared to other methods. These methods form direct bonds between diamond particles. There is also a method of sintering at low pressure and high temperature using ceramics such as SiC as the main binder.

前記ダイヤモンド焼結体はいずれの製造によっても良い
が、焼結助剤はできるだけ少ない方が良い。
The diamond sintered body may be produced by any method, but it is better to use as little sintering aid as possible.

すなわち、焼結助剤を用いずダイヤモンド粒子だけから
なるダイヤモンド焼結体が理想であるが、現在のところ
そうしたものを得ることは非常に困難である。そこで、
焼結助剤を添加するわけであるが、その添加量がlov
ol%を超えると、助剤物性の影響が強くなり硬度に代
表される機械的な強度が低下したり、助剤によってはガ
ラスと融着な起こしたり、酸化鉛を還元しPbの析出を
弓き起こすことになるので好ましくない。助剤の添加量
がl vo1%未満であると、実質的に使用可能な焼結
体が得られない。
That is, although a diamond sintered body consisting only of diamond particles without using a sintering aid would be ideal, it is currently extremely difficult to obtain such a body. Therefore,
A sintering aid is added, but the amount added is lov
If it exceeds ol%, the influence of the physical properties of the auxiliary becomes strong and the mechanical strength represented by hardness decreases, and some auxiliaries may cause fusion with the glass or reduce lead oxide and inhibit the precipitation of Pb. This is not desirable as it may cause a problem. If the amount of the auxiliary agent added is less than 1 vol%, a usable sintered body cannot be obtained.

また、焼結助剤とし用いられるものは前述の遷移金属以
外に高温高圧、あるいは低圧高温状態で焼結したとき、
十分な機誠的強度を有するダイヤモンド焼結体が得られ
るものであれば良く、′「Zr 、  IN 、V 、
Nb 、Ta 、Cr 、Mo 、V4 、Ru 、 
Os 。
In addition to the above-mentioned transition metals, the sintering aids used include:
Any material that can obtain a diamond sintered body with sufficient mechanical strength may be used; 'Zr, IN, V,
Nb, Ta, Cr, Mo, V4, Ru,
Os.

Rh 、  lr、 Ni 、Pd 、 PL 、 C
u 、^g、^u 、 Si 。
Rh, lr, Ni, Pd, PL, C
u, ^g, ^u, Si.

Ge 、 Sn 、 Pbの元素、これらの酸化物、炭
化物。
Ge, Sn, Pb elements, their oxides and carbides.

窒化物、硼素物あるいはこれらの混合物、合金であって
も良い。更に、ダイヤモンド焼結体中に前述以外の元素
、化合物、混合物が数10000ppm以下の範囲内で
微量に混入されていても何ら問題はない。
It may be a nitride, a boron material, or a mixture or alloy thereof. Furthermore, there is no problem even if a trace amount of elements, compounds, or mixtures other than those mentioned above are mixed in the diamond sintered body within a range of several tens of thousand ppm or less.

次に、この焼結体を光学素子成形用の型にするためには
、該焼結体を所望の形状に研削後、鏡面研磨すればよい
Next, in order to use this sintered body as a mold for molding an optical element, the sintered body may be ground into a desired shape and then mirror-polished.

しかしながら、一般に得られるダイヤモンド焼結体の厚
さには限度があるため、あらかじめ、光学素子成形用の
型形状となるようWC等のダイヤモンド焼結体形成ベー
スを加工したのち、ダイヤモンド焼結体を焼結形成し、
その後鏡面研磨し、所望の形状を有する光学素子成形用
型を得る。
However, since there is a limit to the thickness of the diamond sintered body that can generally be obtained, a diamond sintered body forming base such as WC is processed in advance to form a mold shape for optical element molding, and then the diamond sintered body is processed. sintered and formed;
Thereafter, mirror polishing is performed to obtain a mold for molding an optical element having a desired shape.

研磨方法としては、−成約に知られているダイヤモンド
131 M Mの研磨方法を用いることにより、鏡面ω
[磨することができる。
As for the polishing method, - by using the diamond 131 MM polishing method known in Japan, a mirror surface ω is obtained.
[Can be polished.

[実施例] 以下図面を参照しながら、本発明の具体的な実施例を説
明する。
[Examples] Specific examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.

実施例ス 第1図及び第2図は本発明に係る光学素子成形用型の1
つの実施態様を示すものである。
Embodiment FIGS. 1 and 2 show a mold for molding an optical element according to the present invention.
2 shows two embodiments.

第1図は光学素子のプレス成形前の状態を示し、第2図
は光学素子成形後の状態を示す。第1図中1は型母材、
2は該型母材のガラス素材の接触する成形前に形成され
たダイヤモンド焼結体。
FIG. 1 shows the optical element before press molding, and FIG. 2 shows the optical element after molding. 1 in Figure 1 is the mold base material,
2 is a diamond sintered body formed before molding in contact with the glass material of the mold base material.

:3はガラス木材であり、第2図中4は光学素子である
。第1図に示すように型の間に置かれた硝子素材3をプ
レス成形することによって、第2図に示すようにレンズ
等の光学素子4が成形される。
:3 is glass wood, and 4 in FIG. 2 is an optical element. By press-molding a glass material 3 placed between molds as shown in FIG. 1, an optical element 4 such as a lens is molded as shown in FIG. 2.

ここで、型ム1材としてはWC及びSiCの焼結体を用
いた。・ト均粒径l〜2μmのダイヤモンド粒子にWを
スパッタにより5wt%(約1 vo1%)となるよう
成膜、添加したダイヤモンド粒子をこれらの焼結体の上
に乗せ、圧力媒体に組込み5.50Pa、1500℃で
30分間焼結した。得られたダイヤモンド焼結体をX線
回折で分析したところ、ダイヤモンドとWCのピークの
みで、Wのピークはなかった。また、この焼結体層の硬
度を測定したところ、ビッカース破瓜で7000kg/
mm’であった。このダイヤモンド焼結体層を鏡面研磨
したところ、その表面粗さは)?、、、 0.02μm
であった。
Here, a sintered body of WC and SiC was used as the mold 1 material.・W is sputtered onto diamond particles with an average particle diameter of 1 to 2 μm to form a film of 5 wt% (approximately 1 vol. Sintering was carried out at .50 Pa and 1500° C. for 30 minutes. When the obtained diamond sintered body was analyzed by X-ray diffraction, there were only peaks of diamond and WC, and no peak of W. In addition, when the hardness of this sintered body layer was measured, it was found to be 7000 kg/
It was mm'. When this diamond sintered body layer was mirror polished, what was its surface roughness? ,,, 0.02μm
Met.

次に、本発明による光学素子成形用型によって硝子レン
ズのプレス成形を行なった例について詳述する。−ド記
の表Iは実験に供した型材の柚類を小ず。
Next, an example in which a glass lens was press-molded using the mold for molding an optical element according to the present invention will be described in detail. -Table I shows the size of the mold materials used in the experiment.

表1 No、1〜3は比較材であり、No、4〜5は本発明で
提案する材料である。母材として超硬合金、焼結WC及
び焼結SiCを使用した。上記の例に使用したレンズの
成形装置を第3図に示す。
Table 1 Nos. 1 to 3 are comparative materials, and Nos. 4 to 5 are materials proposed in the present invention. Cemented carbide, sintered WC, and sintered SiC were used as base materials. FIG. 3 shows the lens molding apparatus used in the above example.

第3図中、51は真空槽本体、52はそのフタ、53は
光学素子を成形する為の上型、54はその下型、55は
上型をおさえるためのL型おさえ、56は用型、57は
型ホルダ−,58はヒタ、59は上型をつき上げるつき
上げ棒、60は該つきLげ棒を作動するエアシリンダ、
61は油回転ポンプ、62.63.64はバルブ、65
は不活性ガス湾入バイブ、66はバルブ、67はリーク
バイブ、68はバルブ、69は温度センサ、70は水冷
パイプ、71は真空槽を支持する台を示す。
In Fig. 3, 51 is the main body of the vacuum chamber, 52 is its lid, 53 is an upper mold for molding optical elements, 54 is a lower mold, 55 is an L-shaped presser for holding the upper mold, and 56 is a mold for use. , 57 is a mold holder, 58 is a cover, 59 is a lifting rod that lifts up the upper mold, 60 is an air cylinder that operates the lifting rod,
61 is an oil rotary pump, 62, 63, 64 is a valve, 65
66 is a valve, 67 is a leak vibe, 68 is a valve, 69 is a temperature sensor, 70 is a water cooling pipe, and 71 is a stand that supports a vacuum chamber.

レンズを製作する工程を次に述べる。The process of manufacturing the lens will be described next.

フリント光学硝子(SnI2)を所定の徹に調整し1球
状にした硝子素材を型のキャビティー内に18き、これ
を装置内に設置する。
A glass material made of flint optical glass (SnI2) adjusted to a predetermined thickness and made into a spherical shape is placed in the cavity of the mold, and this is placed in the apparatus.

ガラス素材を投入した型を装置内に設置してから真空槽
51のフタ52を閉じ、水冷パイプ70に水を流し、ヒ
ータ58に電流を通す、この時窒素ガス用バルブ66及
び68は閉じ、排気系バルブ62.63.64も閉じて
いる。尚油回転ポンプ61は常に回転している。
After placing the mold containing the glass material in the apparatus, the lid 52 of the vacuum chamber 51 is closed, water is run through the water cooling pipe 70, and current is passed through the heater 58. At this time, the nitrogen gas valves 66 and 68 are closed. Exhaust system valves 62, 63, 64 are also closed. Note that the oil rotary pump 61 is constantly rotating.

バルブ62を開は排気をはじめI O−”rorr以上
になったらバルブ62を閉じ、バルブ66を開いて窒素
ガスをボンベより真空槽内に導入する。所定温度になっ
たらエアシリンダ60を作動させて10 kg/ Cm
”の圧力で5分間加圧する。圧力を除去した後、冷却速
度を一り℃/minで転位点以下になるまで冷却し、そ
の後は一り0℃/min以十の速度で冷却を行ない、2
00℃以下に下がったらバルブ66を閉じ、リークバル
ブ63を開いて真空槽51内に空気を導入する。それか
らフタ52を開は上型おさえをはずして成形物を取り出
す。
The valve 62 is opened to begin exhaustion, and when the temperature reaches IO-"rorr or higher, the valve 62 is closed, and the valve 66 is opened to introduce nitrogen gas from the cylinder into the vacuum chamber. When the temperature reaches a predetermined temperature, the air cylinder 60 is activated. 10 kg/cm
'' for 5 minutes. After removing the pressure, cool at a cooling rate of 1 °C/min until below the dislocation point, and then cool at a rate of 0 °C/min or more. 2
When the temperature drops to 00° C. or lower, the valve 66 is closed and the leak valve 63 is opened to introduce air into the vacuum chamber 51. Then, the lid 52 is opened, the upper mold holder is removed, and the molded product is taken out.

上記のようにして、フリント系光学硝子SF+4(軟化
点5p=586℃、転位点Tg=485℃)を使用して
、第2図に示すレンズ4を成形した。この時の成形条件
すなわち時間−温度関係図を第4図に示す。
As described above, the lens 4 shown in FIG. 2 was molded using the flint optical glass SF+4 (softening point 5p=586° C., dislocation point Tg=485° C.). FIG. 4 shows the molding conditions at this time, that is, a time-temperature relationship diagram.

次に成形したレンズの表面粗さ及び成形前後での型の表
面粗さを測定した。その結果を表2にホす。
Next, the surface roughness of the molded lens and the surface roughness of the mold before and after molding were measured. The results are shown in Table 2.

次に融4’JをおこないNo、1.4.5について同じ
型を用いて200回の成形を行なった後表面粗さを測定
した。その結果を表3に示す。
Next, melting 4'J was performed, and after molding No. 1.4.5 200 times using the same mold, the surface roughness was measured. The results are shown in Table 3.

表3 上述の表29表3の結果から明らかなように本発明によ
る型材は硝子との離型性にすぐれ、くり返し使用しても
従来の型材に比較して表面の劣化が極めて少ない。
Table 3 As is clear from the results in Table 29 and Table 3 above, the mold material according to the present invention has excellent mold releasability from glass, and the surface deterioration is extremely small compared to conventional mold materials even after repeated use.

次に、前記No、I〜5の型を用いて、第5図に示す成
形装置nにより光学ガラスのプレス成形を行った。
Next, using molds No. I to 5, optical glass was press-molded using a molding apparatus n shown in FIG.

第5図において、+04は取入れ用置換室であり、10
6は成形室であり、108は蒸着室であり、110は取
出し用置換室である。II2゜114.116はゲート
バルブであり、!!8はレールであり、+20は該レー
ル上を矢印へ方向に搬送せしめられるパレットである。
In Figure 5, +04 is the intake exchange chamber, and 10
6 is a molding chamber, 108 is a vapor deposition chamber, and 110 is a replacement chamber for taking out. II2゜114.116 is a gate valve! ! 8 is a rail, and +20 is a pallet that is conveyed on the rail in the direction of the arrow.

124゜138.140,150はシリンダであり、1
26.152はバルブである。+28は成形室106内
においてレール+18に沿って配列されているヒータで
ある。
124°138.140,150 are cylinders, 1
26.152 is a valve. +28 is a heater arranged along the rail +18 in the molding chamber 106.

成形室106内はパレット搬送方向に沿って順に加熱ゾ
ーン106−1.ブレスゾーン106−2および徐冷ゾ
ーン+06−3とされている。ブレスゾーン106−2
において、上記シリンダ138のロッド134の下端に
は成形用上型部材130が固定されており、上記シリン
ダー140のロッド136の、L端には成形用下型部材
132が固定されている。これら上型部材+30及び下
型部材+32は、上記第2図の本発明による型部材であ
る。蒸着室108内においては、蒸着物質146を収容
した容器142及び該容器を加熱するためのヒータ14
4が配置されている。
Inside the molding chamber 106, heating zones 106-1. They are a breath zone 106-2 and an annealing zone +06-3. Breath zone 106-2
An upper mold member 130 for molding is fixed to the lower end of the rod 134 of the cylinder 138, and a lower mold member 132 for molding is fixed to the L end of the rod 136 of the cylinder 140. These upper mold member +30 and lower mold member +32 are the mold members according to the present invention shown in FIG. 2 above. Inside the vapor deposition chamber 108, there is a container 142 containing a vapor deposition substance 146 and a heater 14 for heating the container.
4 is placed.

フリント系光学ガラス(Sl”14、中点5p=586
℃、ガラス転移点T g = 485℃)を所定の形状
及び寸法にれ1加工して、成形のためのブランクを得た
Flint optical glass (Sl”14, midpoint 5p=586
℃, glass transition point T g = 485° C.) and processed into a predetermined shape and size to obtain a blank for molding.

ガラスブランクをパレット120に装置し、取入れ置換
室+04内の120−1の位置へ入れ、該位(nのパレ
ットをシリンダ124のロッド122によりΔ方向に押
してゲートバルブ+12を越えて成形室106内の12
0−2の位置へと搬送し、以ド同様に所定のタイミング
で順次新たに取入れ置換室104内にパレットを入れ、
このたびにパレットを成形室106内で+ 20−2→
・・・→l 20−8の位置へと順次搬送した。この間
に、加熱ゾーン! 06−1ではガラスブランクをヒー
タ128により徐々に加熱し+ 20−4の位置で軟化
点以上とした上で、ブレスゾーン1062へと搬送し、
ここでシリンダ138,140を作動させて一1二型部
材130及び下型部材132によりl Okg/ cm
”の圧力で5分間プレスし、その後加ルカを解除しガラ
ス転位点以下まで冷却し、その後シリンダ138,14
0を作動させて上型部材+30及び上型部材132をガ
ラス成形品から離型した。該プレスに際しては上記パレ
ットが成形円胴型部材として利用された。しかる後に、
徐冷ゾーンl 06−3ではガラス成形品を徐々に冷却
した。尚、成形室+06内には不活性ガスを充満させた
A glass blank is placed on the pallet 120, placed in the position 120-1 in the intake/displacement chamber +04, and the pallet at the position (n) is pushed in the Δ direction by the rod 122 of the cylinder 124, past the gate valve +12 and into the molding chamber 106. 12 of
The pallets are transported to the position 0-2, and the pallets are sequentially placed into the intake replacement chamber 104 at predetermined timing in the same manner as before.
This time, the pallet was placed in the molding room 106 +20-2→
...→l It was sequentially transported to the position 20-8. During this time, the heating zone! In 06-1, the glass blank is gradually heated by the heater 128 to a temperature above the softening point at a position of +20-4, and then transported to the breath zone 1062,
Here, by operating the cylinders 138 and 140, the 112 mold member 130 and the lower mold member 132 produce lOkg/cm.
Press for 5 minutes at a pressure of
0 was activated to release the upper mold member +30 and the upper mold member 132 from the glass molded product. During the pressing, the pallet was used as a molding cylindrical member. After that,
In the slow cooling zone 106-3, the glass molded product was gradually cooled. Note that the molding chamber +06 was filled with inert gas.

成形室106内においてl 20−8の位置に到達した
パレットを、次の搬送ではゲートバルブ+14を越えて
蒸着室108内の+ 20−9の位i7Cへと搬送した
。通常、ここで真空蒸着を行なうのであるが、本実施例
では該蒸着を行なわなかった。そして5次の搬送ではゲ
ートバルブ116を越えて取出し置換室110内の+ 
20−10の位置へと搬送した。そして、次の搬送時に
はシリンダ150を作動させてロッド148によりガラ
ス成形品を成形装置102外へと取出した。
The pallet that reached the position 120-8 in the molding chamber 106 was next transported beyond the gate valve +14 to the position 17C in the deposition chamber 108 at +20-9. Normally, vacuum evaporation is performed here, but this evaporation was not performed in this example. Then, in the fifth conveyance, the +
It was transported to the 20-10 position. Then, during the next conveyance, the cylinder 150 was operated and the glass molded product was taken out of the molding apparatus 102 by the rod 148.

以上の様なプレス成形の11を後における型部材130
.132の成形面の表面粗さ及び成形された光学素子の
光学面の表面粗さ、ならびに成形光学素子と型部材13
0,132との離型性について表4に示す。
The mold member 130 after press forming 11 as described above
.. The surface roughness of the molding surface of 132 and the optical surface of the molded optical element, as well as the molded optical element and mold member 13
Table 4 shows the mold releasability with 0.132.

次に融着が起きないNo、l、4.5について同一型部
材を用いて連続1万回のプレス成形を行なった。この際
の空部材130,132の成形面の表面粗さおよび成形
された光学素子の光学面の表面粗さについて表5に示す
Next, press molding was continuously performed 10,000 times using the same mold member for Nos., 1, and 4.5 in which no fusion occurred. Table 5 shows the surface roughness of the molded surfaces of the empty members 130 and 132 and the optical surface of the molded optical element at this time.

表5 以上の様に本発明実施例においては、繰返しプレス成形
に使用しても良好な表面精度を十分に維持でき、融着な
生ずることなく良好な表面精度の光学素子が成形できた
Table 5 As shown above, in the examples of the present invention, good surface precision could be sufficiently maintained even when used in repeated press molding, and optical elements with good surface precision could be molded without any fusion occurring.

実施例2 平均粒径が2μm以トのダイヤモンド粒子と数100人
のCo微粉末を用いSiC焼結体をベースとして、この
上にダイヤモンド焼結体を形成した。
Example 2 A diamond sintered body was formed on a SiC sintered body as a base using diamond particles having an average particle size of 2 μm or more and several hundred Co fine powders.

このとき、焼結助剤となるCOの添加i1を5゜10.
15vo1%とし、これを実施例1と同様の方法により
7.7 GPa 、 2000℃で1時間焼結した。こ
のダイヤモンド焼結体の表面を鏡面研磨したのち、その
表面粗さと硬度を測定した。この結果を表6に示す。
At this time, the addition i1 of CO as a sintering aid was 5°10.
15 vol 1%, and this was sintered in the same manner as in Example 1 at 7.7 GPa and 2000° C. for 1 hour. After mirror polishing the surface of this diamond sintered body, its surface roughness and hardness were measured. The results are shown in Table 6.

表6 次に、これらの型を用いて、実施例1で用いた第:3図
の成形装置を用いてフリント系光学硝子(SI=’+4
)を実施例1と同様にしてプレスした。
Table 6 Next, using these molds, flint-based optical glass (SI='+4
) was pressed in the same manner as in Example 1.

成形したレンズの表面粗さ及び成形前後での型の表面粗
さを測定した。その結果を表7に示す。
The surface roughness of the molded lens and the surface roughness of the mold before and after molding were measured. The results are shown in Table 7.

この結果、 Cog5加fjlがlovol%を超える
とPbOが還元されl’bが析出し、このため、成形後
の型、レンズでもその表面粗さが大きく鏡面が得られな
かった。
As a result, when the Cog5 addition fjl exceeded lovol%, PbO was reduced and l'b was precipitated, and as a result, the surface roughness of the mold and lens after molding was large and mirror surfaces could not be obtained.

次に、No、6,7について同じ型を用いて200回の
成形を行なった後、表面粗さを、1#1定した。その結
果を表8に示す。
Next, after performing molding 200 times using the same mold for Nos. 6 and 7, the surface roughness was determined by 1#1. The results are shown in Table 8.

表8 SiCm粘体を用い?、7 GPa 、 2000℃で
1時間焼結してダイヤモンド焼結体を形成した。次に、
この焼結体を鏡面研磨した後、その表面粗さと硬度を測
定した。表面粗さはR,、、で0.03μm、硬度はビ
ッカース硬度で7000 kg/ mff1”であった
。この型を用いて実施例2と同様に光学ガラスの成形を
行なったところ、表9に示す結果を得た。
Table 8 Using SiCm viscous? , 7 GPa, and 2000° C. for 1 hour to form a diamond sintered body. next,
After mirror polishing this sintered body, its surface roughness and hardness were measured. The surface roughness was 0.03 μm in R,, and the hardness was 7000 kg/mff1" in terms of Vickers hardness. Using this mold, optical glass was molded in the same manner as in Example 2, and the results are shown in Table 9. We obtained the results shown below.

表9 実施例3 串均拉径2μmのダイヤモンド粒子にNiをスパッタに
より成膜した。原子吸光法によってNi量を定量したと
ころNiの含有量はI vo1%であった。このNi膜
が形成されたダイヤモンド粒子とまた。この成形におい
てpbの析出は見られなかった。
Table 9 Example 3 Ni was formed into a film by sputtering on diamond particles having a skewered diameter of 2 μm. When the amount of Ni was determined by atomic absorption spectrometry, the content of Ni was 1% Ivo. This Ni film is also formed on the diamond particles. No precipitation of PB was observed during this molding.

更に、この型を用いて200回の成形を行なった後、そ
の表面粗さを測定した9その結果を表10に示す。
Further, after molding was performed 200 times using this mold, the surface roughness was measured.9 The results are shown in Table 10.

表10 及び成形前後での型の表向粗さを測定した。その結果を
表1!に示す。
Table 10 and the surface roughness of the mold before and after molding were measured. Table 1 shows the results! Shown below.

表11 実施例4 WC−10%Coの超峡合金の表面に°「dをスパッタ
により50μm形成したものを型ベースとし、この(゛
に平均粒径が5μmのダイヤモンド粒子を乗せハーカ媒
体に組込み6.5 GPa、1500℃で50分間焼結
した。この焼結ダイヤモンドを鏡面研磨した後、その表
向粗さ、硬度、組成を測定した。表向粗さはRsawで
0.04μm、ビッカース硬度で6500 kg/+a
m” 、表面のX線回折による分析ではダイヤモンドと
TaCのピークのみが見られた。次に、この型を用いて
第3図の成形装置によりフリント系光学硝f(SF+4
)を実施例1と同様にして成形した。成形したレンズの
表面粗さまた、この成形においてllbの析出は見られ
なかった。
Table 11 Example 4 A mold base was formed by sputtering 50 μm of “d” on the surface of a WC-10% Co superalloy. It was sintered at 6.5 GPa and 1500°C for 50 minutes. After mirror polishing this sintered diamond, its surface roughness, hardness, and composition were measured. The surface roughness was 0.04 μm in Rsaw and Vickers hardness. 6500 kg/+a
m”, surface X-ray diffraction analysis revealed only diamond and TaC peaks.Next, using this mold, flint-based optical glass f (SF+4
) was molded in the same manner as in Example 1. Surface roughness of the molded lens Also, no precipitation of Ilb was observed in this molding.

史に、この型を用いて200回の成形を行なった後、そ
の表向粗さを測定した。その結果を表12小す・ 表12 [発明の効果] 本発明の光学素子成形用型によれば、ガラスとIll型
性に優れ、鏡面研磨が可能で、繰り返し使用しても従来
の型に比較して表面の劣化が極めて少ない。
Historically, after molding was performed 200 times using this mold, the surface roughness was measured. The results are summarized in Table 12. Table 12 [Effects of the Invention] The mold for molding optical elements of the present invention has excellent moldability with glass, is capable of mirror polishing, and is superior to conventional molds even after repeated use. In comparison, surface deterioration is extremely low.

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

第1図および第2図は本発明に係る光学素子成形用型の
実施態様を示す断面図で、第1図はプレス成形1)11
の状態、第2図はプレス成形後の状態を示す。 第3図および第5図は本発明に係る光学素子成形用型を
使用するレンズの成形装置を示す断面図で、第3図は非
連続成形タイプ、第5図は連続成形タイプである。第4
図レンズ成形の際の時間温度関係図である。 1・・・型のlJ材、2・・・ダイヤモンド焼結体、3
・・・ガラス素材、4・・・成形されたレンズ、51・
・・真空槽本体、52・・・フタ、53・・・」二型、
54・・・ト塑、55・・・1−型おさえ、56・・・
用型、57・・・型ホルダ−,58・・・ヒーター、5
9・・・つき]、げ棒、60・・・エアシリンダ、61
・・・油回転ポンプ、62゜63.64・・・バルブ、
65・・・流入バイブ、66・・・バルブ、67・・・
流出バイブ、68・・・バルブ、69・・・温度センサ
、70・・・水冷バイブ、71・・・台。 102・・・成形装置、104・・・取入れ用置換室、
106・・・成形室、108・・・蒸石室、+10・・
・取出し用置換室、112・・・ゲートバルブ、114
・・・ゲートバルブ、116・・・ゲートバルブ、+1
8・・・レル、120・・・パレット、122・・・ロ
ット、124・・・シリンダ、126・・・バルブ、1
28・・・ヒータ、 130・・・上型、 132・・
・ト型、+34・・・ロッド、+36・・・ロッド、1
38・・・シリンダ、140・・・シリンダ、142・
・・容器、+44・・・ヒータ、+46・・・蒸着物質
、+48・・・ロッド、150・・・シリンダ、152
・・・バルブ。 代理人  弁理士 山 F 穣 ・1−第 図 手続補正帯 平成 1年1 1427日 特許庁長官  吉 1)文 毅  殿 1、事件の表示 特願昭63−307933号 2.9!明の名称 光学素子成形用型 3、補正をする者 事件との関係    特許出願人 名  称  (+ 00)キャノン株式会社4、代理人
〒105 21!03 (431) +8316、補正
の内容 (1)明細書の第29頁2〜5行のr本発明の・・・極
めて少ない。」を 「ダイヤモンド粒子を適当な焼結助剤とともに焼結した
ダイヤモンド焼結体は、高温でガラスと融着を起こさず
、ガラス中に含有される鉛やアルカリ元素を析出せず、
しかも適当な硬度を有しつつも鏡面加工が可能である。 本発明によれば、型の成形面をダイヤモンド焼結体とす
ることにより、成形性と耐久性に優れた光学素子成形用
型を得ることができた。」に訂正する 5、補正の対象
1 and 2 are cross-sectional views showing an embodiment of the mold for molding an optical element according to the present invention, and FIG. 1 is a press molding 1) 11
Figure 2 shows the state after press molding. 3 and 5 are cross-sectional views showing a lens molding apparatus using the mold for molding an optical element according to the present invention; FIG. 3 is a discontinuous molding type, and FIG. 5 is a continuous molding type. Fourth
FIG. 3 is a time-temperature relationship diagram during lens molding. 1... Type LJ material, 2... Diamond sintered body, 3
... Glass material, 4... Molded lens, 51.
... Vacuum chamber body, 52 ... Lid, 53 ..." Type 2,
54... To plastic, 55... 1-type press, 56...
mold, 57... mold holder, 58... heater, 5
9... with], bar, 60... air cylinder, 61
...oil rotary pump, 62°63.64...valve,
65...Inflow vibe, 66...Valve, 67...
Outflow vibrator, 68... Valve, 69... Temperature sensor, 70... Water-cooled vibe, 71... Unit. 102... Molding device, 104... Intake replacement chamber,
106... Molding room, 108... Steam stone room, +10...
・Removal replacement chamber, 112...gate valve, 114
...Gate valve, 116...Gate valve, +1
8...Rel, 120...Pallet, 122...Lot, 124...Cylinder, 126...Valve, 1
28...Heater, 130...Upper mold, 132...
・G type, +34...Rod, +36...Rod, 1
38...Cylinder, 140...Cylinder, 142.
... Container, +44 ... Heater, +46 ... Evaporation substance, +48 ... Rod, 150 ... Cylinder, 152
···valve. Agent: Patent Attorney Yama F. Minoru ・1-Figure Procedural Amendment Band 1999 1 1427 Director General of the Japan Patent Office Yoshi 1) Moon Takeshi 1, Indication of Case Patent Application No. 1983-307933 2.9! Name of the optical element mold 3, Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant name (+00) Canon Co., Ltd. 4, Agent 〒105 21!03 (431) +8316, Contents of the amendment (1) Details Page 29, lines 2-5 of the present invention...extremely few. "A diamond sintered body made by sintering diamond particles with a suitable sintering aid does not cause fusion with glass at high temperatures, does not precipitate lead or alkali elements contained in glass,
In addition, mirror finishing is possible while maintaining appropriate hardness. According to the present invention, by using a diamond sintered body as the molding surface of the mold, it was possible to obtain a mold for molding an optical element with excellent moldability and durability. 5. Subject of amendment

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ガラスよりなる光学素子のプレス成形に用いる光学
素子成形用型において、該型の少なくともガラスと接触
する部分が、ダイヤモンド粒子と焼結助剤よりなるダイ
ヤモンド焼結体である光学素子成形用型。 2、ダイヤモンド焼結体中の焼結助剤の含有量が1〜1
0vol%である請求項1記載の光学素子成形用型。
[Claims] 1. In an optical element molding die used for press-molding an optical element made of glass, at least a portion of the die that comes into contact with the glass is made of a diamond sintered body made of diamond particles and a sintering aid. A mold for molding an optical element. 2. The content of sintering aid in the diamond sintered body is 1 to 1
The mold for molding an optical element according to claim 1, wherein the content is 0 vol%.
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