JPH0597449A - Method for molding optical element - Google Patents

Method for molding optical element

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JPH0597449A
JPH0597449A JP41278890A JP41278890A JPH0597449A JP H0597449 A JPH0597449 A JP H0597449A JP 41278890 A JP41278890 A JP 41278890A JP 41278890 A JP41278890 A JP 41278890A JP H0597449 A JPH0597449 A JP H0597449A
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molding
mold
base material
optical element
coating layer
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Masaaki Yokota
正明 横田
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Abstract

PURPOSE:To reduce a cost by press molding a glass blank in an oxygen atmosphere using a specific mold release agent by means of a mold member formed with a metal oxide or ceramics as a mold base material or the coating layer of the molding surface. CONSTITUTION:The coating layer 132 consisting of a material contg. >=1 kinds among the oxides of Al, Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta and W, such as Al2O3, and ceramics, such as SiC, AlN and Si3N4, having a prescribed thickness is formed by a sputtering method on the surface of the mold base material 130, such as superalloy, and then finished to a prescribed shape. The coating layer 132 may be formed after a Ta layer, etc., of 0.01 to 5mum thickness to decrease residual internal stress on the mold base material 130 at need. The glass blank is then pressed to the molding surface coated with the mold base material 130 via the mold release agent layer of 5 to 500Angstrom consisting of ZnS, etc., having the m. p. higher than the glass softening point and is press molded in the oxygen atmosphere, by which the optical element is obtd.

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、精密加工された成形型
の表面形状を、加圧成形により、光学素子材料に転写
し、光学素子の所望の機能面とするようにした光学素子
の製造法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the production of an optical element in which the surface shape of a precision-processed mold is transferred to an optical element material by pressure molding so as to form a desired functional surface of the optical element. Concerning the law.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、レンズ、プリズム、ミラー及び
フィルタ等の光学素子は、ガラス素材を一定の外形に成
形、研削した後に、機能面即ち光が透過及び/または反
射する面を精密に研摩して光学的な機能面とする手順で
製造されている。
2. Description of the Related Art In general, optical elements such as lenses, prisms, mirrors, and filters are formed by molding a glass material into a given outer shape and grinding it, and then the functional surface, that is, the surface through which light is transmitted and / or reflected is precisely ground. It is manufactured by the procedure to make it an optical functional surface.

【0003】しかして、以上の様な光学素子の製造にお
いては、研削及び研摩により所望の表面精度(即ち表面
形状及び表面粗さ等の精度)を得るため、熟練した作業
者が相当の時間をかけて加工作業することが必要であっ
た。特に、機能面が非球面である光学素子を製造する場
合には、一層高度な研削及び研摩の技術が要求され且つ
加工時間も長くならざるを得なかった。
However, in the production of the optical element as described above, a skilled worker takes a considerable amount of time in order to obtain a desired surface accuracy (that is, accuracy of surface shape and surface roughness) by grinding and polishing. It was necessary to carry out processing work. In particular, when manufacturing an optical element whose functional surface is an aspherical surface, more advanced grinding and polishing techniques are required and the processing time must be extended.

【0004】そこで、最近では、上記の様な伝統的な光
学素子製造方法に代って、所定の表面精度を有する成形
用金型内に光学素子材料を収容して加熱しながら加圧す
ることによりプレス成形にて直ちに機能面を含む全体的
形状を形成する方法が行なわれる様になってきた。これ
によれば、機能面が非球面である場合でさえも比較的簡
単且つ短時間で光学素子を製造することができる。この
様なプレス成形法は光学素子の連続製造に適する。
Therefore, recently, in place of the traditional optical element manufacturing method as described above, the optical element material is housed in a molding die having a predetermined surface precision and heated and pressed. Immediately, a method for forming an overall shape including a functional surface has been performed by press molding. According to this, even when the functional surface is an aspherical surface, the optical element can be manufactured relatively easily and in a short time. Such a press molding method is suitable for continuous production of optical elements.

【0005】以上の様なプレス成形に要求される条件と
しては、型部材と光学素子材料が融着もしくは反応を起
こさないこと、成形型が繰り返しの衝撃に耐えられるこ
と等があげられる。
The conditions required for the above-mentioned press molding include that the mold member and the optical element material do not fuse or react with each other, and the molding die can withstand repeated impacts.

【0006】このような条件を満足するため、従来の光
学素子の製造法では、型の酸化劣化による、成形品のく
もり、融着欠陥を防止するために、非酸化性雰囲気中で
成形する必要があった。そのため成形装置が複雑になり
成形品のコストアップになる、成形時の酸素流入防止が
難しく安定生産が困難になる、等の問題がある。
In order to satisfy such conditions, in the conventional method for manufacturing an optical element, it is necessary to perform molding in a non-oxidizing atmosphere in order to prevent clouding and fusion defects of the molded product due to oxidative deterioration of the mold. was there. Therefore, there are problems that the molding apparatus becomes complicated and the cost of the molded product increases, it is difficult to prevent oxygen inflow during molding, and stable production becomes difficult.

【0007】[0007]

【発明の目的】そこで、本発明は上記事情に基いてなさ
れたもので、型材料の選択および被成形ガラスの表面処
理により成形時の雰囲気制御を不要にして成形品のコス
トダウンを図るとともに、光学素子を、安定した精度で
容易かつ長期にわたり製造できるようにした光学素子の
成形方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention has been made based on the above circumstances, and it is possible to reduce the cost of a molded product by eliminating the need to control the atmosphere during molding by selecting the mold material and the surface treatment of the glass to be molded. An object of the present invention is to provide a molding method of an optical element, which enables easy and long-term manufacture of the optical element with stable accuracy.

【0008】[0008]

【問題点を解決するための手法】そこで、本発明では、
成形用の型部材として、耐酸化性に優れた金属化合物あ
るいはセラミックを型母材もしくはその成形面のコ−テ
ィング層として使用すると共に、光学素子材料としての
ガラスブランクに、そのガラス軟化点より融点の高い材
料の離型層を介して上記型部材の成形面を当て、酸素が
存在する雰囲気中で加圧成形するのである。
Therefore, in the present invention,
As a mold member for molding, a metal compound or ceramic having excellent oxidation resistance is used as a mold base material or a coating layer of the molding surface thereof, and a glass blank as an optical element material has a melting point from its glass softening point. The molding surface of the above-mentioned mold member is pressed through the mold release layer of a high material, and pressure molding is performed in the atmosphere in which oxygen exists.

【0009】[0009]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の具体的実
施例を説明する。図1には本発明に係わる型部材の第1
の実施例が示されている。ここで、符号130は型母材
を示し、132は該型母材130の成形面に形成された
酸化アルミニウム被覆層を示す。なお、上記型母材13
0は超硬合金で構成され、あらかじめ、切削、研削、研
摩等の加工により所望の外形になっていて、特に、その
成形面は所望の表面精度、表面粗さRmax =0.02μ
mに仕上げられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first mold member according to the present invention.
Examples of are shown. Here, reference numeral 130 indicates a die base material, and 132 indicates an aluminum oxide coating layer formed on the molding surface of the die base material 130. The above mold base material 13
0 is made of cemented carbide and has a desired outer shape by machining such as cutting, grinding and polishing in advance. Particularly, the molding surface has a desired surface accuracy and surface roughness R max = 0.02 μ.
It is finished in m.

【0010】また、この実施例では、上記型母材130
の表面に酸化アルミニウム層132を形成するのに、ス
パッタリング法が用いられる。この方法で得られた酸化
アルミニウム層は、組成比がAl=2:0=3の化学式
Al2 3 で示される非晶質であり、例えば、厚さが1.
0μm、表面粗さはRmax =0.02μmである。
In this embodiment, the die base material 130 is also used.
A sputtering method is used to form the aluminum oxide layer 132 on the surface of the. The aluminum oxide layer obtained by this method is amorphous represented by the chemical formula Al 2 O 3 having a composition ratio of Al = 2: 0 = 3, and has a thickness of, for example, 1.
The surface roughness is 0 μm and the surface roughness is R max = 0.02 μm.

【0011】一方、従来例と比較して本発明の優位性を
明らかにするために、比較用の型として上記型母材と同
一の型母材を用いて、その表面にスパッタリング法によ
りTiNの層を形成したものを用意した。この型の表面
粗さはRmax =0.02μmであり、本発明の型と同等
である。
On the other hand, in order to clarify the superiority of the present invention as compared with the conventional example, the same mold base material as the above-mentioned mold base material was used as a comparative mold, and TiN was formed on the surface by sputtering. The thing which formed the layer was prepared. The surface roughness of this mold is R max = 0.02 μm, which is equivalent to the mold of the present invention.

【0012】本発明者は、これらの型を用いて成形テス
トを行なった。成形ステトに用いた光学素子材料はガラ
スSF8であり、その表面にZnSを主成分とする離型
層が200Åの厚さで被覆される。
The present inventor conducted a molding test using these molds. The optical element material used for the molding step is glass SF8, and the surface thereof is coated with a release layer containing ZnS as a main component to a thickness of 200Å.

【0013】図4には、このような酸化アルミニウム層
を形成のためのスパッタリング装置の一例が示されてい
る。第4図において、符号140は真空槽である。該真
空槽には排気口142が接続されており、該排気口は減
圧源(図示せず)に接続されている。真空槽140内の
上部にはヒータ144が配置されており、符号145は
その電源である。上記ヒータ144の下方に型母材支持
体146が配置されており、該支持体には成形面を下向
きにして型母材148が支持される。符号149は、上
記型母材に対しバイアス電圧を印加するためのバイアス
電源である。上記型母材148の下方にはグロー放電発
生用のコイル150が配置されている。なお、符号15
1はその高周波電源であり、152は整合回路である。
上記真空槽140内の下部にはカソード電極154が配
置されており、該電極上には酸化アルミニウムターゲッ
ト156が配置される。また、符号157は上記カソー
ド電極154に対し電圧を印加するための電源であり、
158は上記タンタルターゲット156の方に向けてア
ルゴンガスを供給するためのパイプである。
FIG. 4 shows an example of a sputtering apparatus for forming such an aluminum oxide layer. In FIG. 4, reference numeral 140 is a vacuum chamber. An exhaust port 142 is connected to the vacuum chamber, and the exhaust port is connected to a decompression source (not shown). A heater 144 is arranged in the upper portion of the vacuum chamber 140, and a reference numeral 145 is a power source for the heater. A mold base material support member 146 is disposed below the heater 144, and a mold base material 148 is supported by the support member with the molding surface facing downward. Reference numeral 149 is a bias power source for applying a bias voltage to the die base material. A coil 150 for glow discharge generation is arranged below the die base material 148. Note that reference numeral 15
Reference numeral 1 is the high frequency power supply, and 152 is the matching circuit.
A cathode electrode 154 is arranged in the lower part of the vacuum chamber 140, and an aluminum oxide target 156 is arranged on the electrode. Reference numeral 157 is a power source for applying a voltage to the cathode electrode 154,
Reference numeral 158 is a pipe for supplying argon gas toward the tantalum target 156.

【0014】酸化アルミニウム層の形成時には、所定の
精度に仕上げられた型母材148を有機溶剤で洗浄した
後に型母材支持体146により支持する。次に、真空槽
140内を所定の真空度まで排気し、パイプ158から
アルゴンガスを導入し、高周波電源によりコイル150
に高周波電圧を印加してグロー放電を発生させ、更にバ
イアス電源149により型母材148に負の電圧を印加
して、アルゴンイオンによる型母材148のスパッタク
リーニングを行なう。その後、電源157によりカソー
ド電極154に高周波または直流の電圧を印加して該酸
化アルミニウムターゲット156の近傍にアルゴンのグ
ロー放電を発生させ、酸化アルミニウムターゲットにア
ルゴンイオンの衝撃を与える。また、電源151により
コイル150に高周波電圧を印加して酸化アルミニウム
のプラズマを形成し、バイアス電源149により型母材
148に負のバイアス電圧を印加して、上記プラズマ中
の酸素及びアルミニウムのイオンを型母材148の方へ
と引き込む。このようにして、スパッタリングを行なう
のである。これにより、型母材148の表面に酸化アル
ミニウム層が形成される。また、比較のために用意され
る型部材のTiN層の形成には、酸化アルミニウムター
ゲット156に代って、TiNターゲットを用いればよ
い。
When forming the aluminum oxide layer, the mold base material 148 finished to a predetermined accuracy is washed with an organic solvent and then supported by the mold base material support 146. Next, the vacuum chamber 140 is evacuated to a predetermined degree of vacuum, argon gas is introduced from the pipe 158, and the coil 150 is supplied by a high frequency power source.
A high frequency voltage is applied to generate a glow discharge, and a negative voltage is applied to the mold base material 148 by a bias power source 149 to perform sputter cleaning of the mold base material 148 with argon ions. After that, a high frequency or direct current voltage is applied to the cathode electrode 154 by the power source 157 to generate a glow discharge of argon in the vicinity of the aluminum oxide target 156, and an argon ion bombards the aluminum oxide target. Further, a high frequency voltage is applied to the coil 150 by the power supply 151 to form aluminum oxide plasma, and a negative bias voltage is applied to the mold base material 148 by the bias power supply 149 to remove oxygen and aluminum ions in the plasma. It is drawn toward the mold base material 148. In this way, sputtering is performed. As a result, an aluminum oxide layer is formed on the surface of the mold base material 148. Further, a TiN target may be used instead of the aluminum oxide target 156 for forming the TiN layer of the mold member prepared for comparison.

【0015】この様にして得られた上述の2種類の型部
材と光学素子材料としてのガラスとを用いて、図3に示
す成形装置により、連続成形テストを行なった。上記成
形装置において、符号4は取り入れ台であり、12,1
4は熱遮へい板である。また、符号6は成形室であり、
18はレールであり、20は該レール上を矢印A方向に
搬送せしめられるパレットである。各符号24,38,
40,50は油圧シリンダであり、28は成形室6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。
A continuous molding test was carried out using the above-mentioned two types of mold members thus obtained and glass as an optical element material by a molding apparatus shown in FIG. In the above molding apparatus, reference numeral 4 is an intake table,
Reference numeral 4 is a heat shield plate. Further, reference numeral 6 is a molding chamber,
Reference numeral 18 is a rail, and 20 is a pallet that can be transported on the rail in the direction of arrow A. Each reference numeral 24, 38,
Reference numerals 40 and 50 are hydraulic cylinders, and 28 is a heater arranged along the rail 18 in the molding chamber 6.

【0016】上記成形室6内はパレット搬送方向に沿っ
て順に加熱ゾーン6−1、プレスゾーン6−2及び徐冷
ゾーン6−3に区分されている。プレスゾーン6−2に
おいて、上記油圧シリンダ38のロッド34の下端には
成形用上型部材30が固定されており、上記油圧シリン
ダ40のロッド36の上端には成形用下型部材32が固
定されている。これら上型部材30及び下型部材32
は、上述の図1の実施例における型部材に相当する。
The inside of the molding chamber 6 is divided into a heating zone 6-1, a press zone 6-2, and a slow cooling zone 6-3 in this order along the pallet conveying direction. In the press zone 6-2, the upper molding member 30 is fixed to the lower end of the rod 34 of the hydraulic cylinder 38, and the lower molding member 32 is fixed to the upper end of the rod 36 of the hydraulic cylinder 40. ing. These upper mold member 30 and lower mold member 32
Corresponds to the mold member in the embodiment of FIG. 1 described above.

【0017】この成形装置に投入するブランクを得るた
めに、予め、フリント系光学ガラス(SF8(PBM2
8)軟化点Sp=567℃、転移点Tg=443℃)を
所定の形状及び寸法に粗加工して置く必要がある。
In order to obtain a blank to be put into this molding apparatus, a flint type optical glass (SF8 (PBM2
8) It is necessary to roughly process the softening point Sp = 567 ° C. and the transition point Tg = 443 ° C. into a predetermined shape and size.

【0018】このガラスブランクをパレット20に裁置
し、取入れ台の20−1の位置へ置く。そして、このパ
レットを油圧シリンダ24のロッド22によりA方向に
押して、熱遮へい板12を越えて、成形室6内の20−
2の位置へ、更にその次へと搬送する。以下、同様に所
定のタイミングで、順次、新たに取入れ台4上にパレッ
トを入れ、その都度、パレットを成形室6内で20−1
→・・・・・→20−8の位置へと順次搬送する。この
間に、加熱ゾーン6−1ではガラスブランクをヒータ2
8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、プレスゾーン6−2へと搬送し、ここで油圧
シリンダ38,40を作動させて上型部材30及び下型
部材32により、例えば、10kg/cm2の圧力で5
分間プレスし、その後、加圧力を解除し、ガラス転移点
以下まで冷却する。その後、油圧シリンダ38,40を
作動させて上型部材30及び下型部材40をガラス成形
品から離型する。上記プレスに際しては、上記パレット
が成形用胴型部材として利用される。しかる後に、徐冷
ゾーン6−3で、上記ガラス成形品は徐々に冷却され
る。
This glass blank is placed on the pallet 20 and placed at the position 20-1 on the intake table. Then, this pallet is pushed in the direction A by the rod 22 of the hydraulic cylinder 24 to pass over the heat shield plate 12 and move to the 20-
It is conveyed to the position 2 and further to the next position. Thereafter, similarly, a pallet is newly placed on the loading table 4 at predetermined timing in the same manner, and each time the pallet is placed in the molding chamber 6 by 20-1.
→ ・ ・ ・ ・ ・ → Transfer to the position 20-8 sequentially. Meanwhile, in the heating zone 6-1, the glass blank is placed on the heater 2
8 is gradually heated to a temperature equal to or higher than the softening point at the position 20-4, and then conveyed to the press zone 6-2 where hydraulic cylinders 38 and 40 are operated to operate the upper mold member 30 and the lower mold member. 32, for example, 5 at a pressure of 10 kg / cm 2.
Press for minutes, then release the pressure and cool to below the glass transition point. Then, the hydraulic cylinders 38 and 40 are operated to release the upper mold member 30 and the lower mold member 40 from the glass molded product. At the time of the pressing, the pallet is used as a body member for molding. Thereafter, the glass molded product is gradually cooled in the slow cooling zone 6-3.

【0019】上記成形室6内において20−8の位置に
到達したパレットを、次の搬送では熱遮へい板14を越
えて取出し台10上の20−10の位置へと搬送し、そ
して、次の搬送時には油圧シリンダ50を作動させてロ
ッド48により上記ガラス成形品を成形装置2外へと取
出すのである。
The pallet that has reached the position 20-8 in the molding chamber 6 is transferred to the position 20-20 on the unloading table 10 over the heat shield plate 14 in the next transfer, and then to the next position. At the time of conveyance, the hydraulic cylinder 50 is operated to take out the above glass molded product from the molding device 2 by the rod 48.

【0020】その後、成形された光学素子表面の形状を
くずさない程度の軽い研摩を行ない表面の膜除去を行
う。例えば、非球面レンズ成形面の場合、近似球面形状
に柔らかいフェルトを張り、研磨材などを用いて倣い研
磨する。
After that, light polishing is performed to the extent that the shape of the surface of the molded optical element is not destroyed, and the film on the surface is removed. For example, in the case of an aspherical lens molding surface, soft felt is attached to the approximate spherical shape, and the surface is polished by copying using an abrasive or the like.

【0021】以上の様なプレス成形を連続2000回実
施して、その過程における型部材30,32の成形面の
表面粗さ及び成形された光学素子の被覆膜除去後の光学
面の表面粗さについて計測した結果が表1に示されてい
る。
The press molding as described above is continuously performed 2000 times, and the surface roughness of the molding surface of the mold members 30 and 32 and the surface roughness of the optical surface after the coating film of the molded optical element is removed in the process. Table 1 shows the result of measurement of the hardness.

【0022】[0022]

【表1】 表1に示すように、本発明のAl2 3 のコーティング
を施した型部材を用いると、2000回の成形テストで
も、被覆膜除去後、成形された光学素子の機能面の劣化
は見られない。一方、TiNのコーティングを施した型
部材を用いた比較例では初期10ショット以内でガラス
が型に融着した。これは酸素が存在する雰囲気下で高温
にさらされるため、TiNが酸化して部分的にTiO2
になって、コ−ティング層表面が劣化したためと考えら
れる。
[Table 1] As shown in Table 1, when the mold member coated with Al 2 O 3 of the present invention was used, the functional surface of the molded optical element was not deteriorated after the coating film was removed even after 2000 molding tests. I can't. On the other hand, in the comparative example using the mold member coated with TiN, the glass was fused to the mold within the initial 10 shots. This is because it is exposed to high temperatures in the presence of oxygen, so that TiN is oxidized and partially TiO 2
It is considered that this is because the surface of the coating layer deteriorated.

【0023】また、Al23 コ−ティング層の表面を
2000ショット後に光学顕微鏡で詳しく確認すると、
型部材の成形面の周辺部分に細かく多数の剥離が発生し
ていた。これは酸化アルミニウム層に比較的大きな内部
応力が残留して、型母材との接着力が弱くなったためと
考えられる。
Further, when the surface of the Al 2 O 3 coating layer is examined in detail with an optical microscope after 2000 shots,
A large number of minute peelings were generated in the peripheral portion of the molding surface of the mold member. It is considered that this is because a relatively large internal stress remained in the aluminum oxide layer and the adhesive force with the die base material was weakened.

【0024】比較例のTiNコ−ティング層の表面は、
光学顕微鏡で詳しく観察すると、5ショット目で、まだ
ら模様に酸化チタン膜がTiN層上に発生している。ま
た、10ショット目で、TiN層がほぼ全体的に酸化腐
食され、ぼろぼろの状態になった。
The surface of the TiN coating layer of the comparative example is
When observed in detail with an optical microscope, a titanium oxide film is formed in a mottled pattern on the TiN layer at the fifth shot. In addition, at the 10th shot, the TiN layer was almost entirely oxidized and corroded to be in a tattered state.

【0025】[0025]

【他の実施例】図2は本発明による型部材の第2の実施
例を示す概略断面図である。ここで、符号130は型母
材を示し、131は上記型母材の成形面に形成されたタ
ンタル層を示し、132は上記タンタル層131上に形
成された酸化アルミニウム被覆層を示す。
[Other Embodiments] FIG. 2 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the mold member according to the present invention. Here, reference numeral 130 denotes a die base material, 131 denotes a tantalum layer formed on the molding surface of the die base material, and 132 denotes an aluminum oxide coating layer formed on the tantalum layer 131.

【0026】タンタル層131の厚さは製造条件により
適宜設定されるが、使用時に所望の特性が発揮できる様
な厚さ(たとえば0.01〜5μm、好ましく0.2μ
m程度)とすればよい。
The thickness of the tantalum layer 131 is appropriately set depending on the manufacturing conditions, but is a thickness (for example, 0.01 to 5 μm, preferably 0.2 μm) so that desired characteristics can be exhibited during use.
m)).

【0027】上記タンタル層131は、型母材130と
酸化アルミニウム層132との接合力を高め、使用時に
おける被覆層の剥離を防止する作用をなす。即ち、上記
タンタル層131を形成せずに型母材130上に直接酸
化アルミニウム層を形成すると、該酸化アルミニウム層
には比較的大きな内部応力が残留する。そこで、型母材
130と酸化アルミニウム層132との間にタンタル層
131を介在させることにより、該酸化アルミニウム層
132とタンタル層131とからなる被覆層の残留内部
応力を低下させることが可能となるのである。かくし
て、使用時において、比較的高い温度でプレス成形を繰
返しても、それによる熱履歴では、容易には被覆層の剥
離を生じない耐久性良好な型部材が得られる。
The tantalum layer 131 functions to increase the bonding force between the mold base material 130 and the aluminum oxide layer 132 and prevent the coating layer from peeling off during use. That is, when the aluminum oxide layer is formed directly on the mold base material 130 without forming the tantalum layer 131, a relatively large internal stress remains in the aluminum oxide layer. Therefore, by interposing the tantalum layer 131 between the mold base material 130 and the aluminum oxide layer 132, it becomes possible to reduce the residual internal stress of the coating layer composed of the aluminum oxide layer 132 and the tantalum layer 131. Of. Thus, even if the press molding is repeated at a relatively high temperature during use, a heat-resisting thermal history can easily provide a mold member with good durability that does not cause peeling of the coating layer.

【0028】上記の型部材を用いて先の第1の実施例と
同様の成形テストを実施した結果、今回は、成形品、型
の表面粗さは表1と同等であったが、2000ショット
後の型成形面の観察結果では、第1の実施例で発生した
周辺部分の細かい剥離が発生していなかった。
As a result of carrying out a molding test similar to that of the first embodiment using the above mold member, the surface roughness of the molded product and the mold was the same as in Table 1 this time, but 2000 shots. In the subsequent observation result of the die molding surface, fine peeling of the peripheral portion which occurred in the first embodiment did not occur.

【0029】なお、上記実施例で用いられる離型剤に
は、そこに使用される光学素子材料としてのガラスの軟
化点より融点の高い材料が用いられる。それはガラスブ
ランクが型部材より分離されたとき、薄膜として成形品
の表面に付着しているが、これは後に剥離される。選定
基準としては、ガラス上に被覆しやすいこと、繰返し成
形時に型上に堆積して成形品不良を発生しないこと、成
形温度付近でガラスと反応して膜除去後に残留欠陥を発
生させないこと、成形温度で分解、燃焼しないことであ
る。例えば、Al23 、MgF2、MgO、CuO、Z
nS、CaF2 、ZnSe、ZnOなどである。また、
その厚さは融着防止、型への付着防止、除去のしやすさ
の観点より5Å〜500Åが適当である。
A material having a melting point higher than the softening point of glass as an optical element material used therein is used for the release agent used in the above embodiments. It adheres to the surface of the molded part as a thin film when the glass blank is separated from the mold member, which is later peeled off. The selection criteria are that it is easy to coat on glass, that it does not accumulate on the mold during repeated molding to cause defective moldings, that it does not react with glass near the molding temperature to cause residual defects after film removal, molding Do not decompose or burn at temperature. For example, Al 2 O 3 , MgF 2, MgO, CuO, Z
Examples include nS, CaF 2 , ZnSe, and ZnO. Also,
The thickness is preferably 5Å to 500Å from the viewpoints of fusion prevention, adhesion to a mold, and ease of removal.

【0030】また、上記実施例では、型部材に超硬合金
を使用したが、例えば、Al,Ti,Cr,Fe,C
o,Ni,Cu,Zn,Zr,Nb,Mo,Hf,T
a,Wの金属酸化物、あるいは、SiC,AlN,B
N,Si3 4 などのセラミックを少なくとも1つ以上
含む材料から構成しても良く、この場合は成形面上のコ
−ティング層を形成しなくてもよい。また、上記実施例
ではコ−ティング層として酸化アルミニユムをあげてい
るが、これを上記型母材について例示した同じ上述の材
料で構成しても良い。
In the above embodiment, cemented carbide is used for the mold member, but for example, Al, Ti, Cr, Fe, C
o, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, Hf, T
a, W metal oxide, or SiC, AlN, B
It may be made of a material containing at least one or more ceramics such as N and Si 3 N 4. In this case, the coating layer on the molding surface may not be formed. Further, although aluminum oxide is mentioned as the coating layer in the above-mentioned embodiments, it may be constituted by the same material as described above for the mold base material.

【0031】因に、ここで選択される材料についてその
熱重量分析により、酸化反応開始温度を測定すると、以
下にあげる表2のようになる。
By the way, when the oxidation reaction start temperature of the material selected here is measured by thermogravimetric analysis, the results are shown in Table 2 below.

【0032】[0032]

【表2】 このように、ガラスの成形温度よりもセラミックの酸化
反応開始温度が高ければ、そのセラミックは、プレス成
形工程において使用されても、酸化しないことが理解さ
れよう。一方、酸化物は高温酸素存在下でも酸化が進行
しない。成形時の型の劣化は、酸化により表面近傍の堆
積変化が発生して、剥離や粗れが全体に進行した結果に
よる。従って、前述の金属酸化物は劣化しない。
[Table 2] Thus, it will be understood that the ceramic will not oxidize when used in the press molding process if the oxidation initiation temperature of the ceramic is higher than the glass forming temperature. On the other hand, the oxide does not undergo oxidation even in the presence of high temperature oxygen. Deterioration of the mold at the time of molding is due to the fact that the change in the deposition near the surface occurs due to the oxidation, and the peeling and roughening progresses as a whole. Therefore, the aforementioned metal oxide does not deteriorate.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明は、以上説明したようになり、超
硬合金などを型母材としてその成形面上に酸化アルミニ
ウム層などの金属酸化物あるいはセラミックを被覆して
成形型の型部材を構成し、あるいは型母材自体を上述の
ような金属酸化物あるいはセラミックで構成し、その成
形面に離型層をコートし、光学素子材料としてのガラス
ブランクを、上記離型層と上記型部材との組合せ機能
で、雰囲気制御なし、つまり、酸素存在下においても加
圧成形を行なうことが可能である。従って、成形装置が
安くなり、成形品のコストダウンが可能になる。
As described above, the present invention provides a mold member of a molding mold in which a cemented carbide or the like is used as a mold base material and a metal oxide such as an aluminum oxide layer or ceramic is coated on the molding surface. Or the mold base material itself is composed of the metal oxide or ceramic as described above, the mold surface is coated with a mold release layer, and a glass blank as an optical element material is obtained by using the mold release layer and the mold member. With the combination function of and, it is possible to perform pressure molding without controlling the atmosphere, that is, even in the presence of oxygen. Therefore, the molding apparatus becomes cheaper and the cost of the molded product can be reduced.

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

【図1】本発明の一実施例を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】別の実施例を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view showing another embodiment.

【図3】本発明を実施するための成形装置の概念図であ
る。
FIG. 3 is a conceptual diagram of a molding apparatus for carrying out the present invention.

【図4】本発明の成形型を作るための成膜装置の概念図
である。
FIG. 4 is a conceptual diagram of a film forming apparatus for making the molding die of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

130 型母材 132 酸化アルミニウム層 131 タンタル層 30 型部材 32 型部材 148 型母材 156 酸化アルミニウムのターゲット 130 type base material 132 aluminum oxide layer 131 tantalum layer 30 type member 32 type member 148 type base material 156 aluminum oxide target

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 成形用の型部材として、耐酸化性に優れ
た金属化合物あるいはセラミックを型母材もしくはその
成形面のコ−ティング層として使用すると共に、光学素
子材料としてのガラスブランクに、そのガラス軟化点よ
り融点の高い材料の離型剤を介して上記型部材の成形面
を当て、酸素が存在する雰囲気中で加圧成形することを
特徴とする光学素子の成形法。
1. A metal compound or ceramic having excellent oxidation resistance is used as a mold member for molding as a mold base material or a coating layer on the molding surface thereof, and a glass blank as an optical element material A method for molding an optical element, which comprises applying a molding surface of the mold member through a release agent made of a material having a melting point higher than the glass softening point and performing pressure molding in an atmosphere containing oxygen.
【請求項2】 上記金属化合物として、Al,Ti,C
r,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Zr,Nb,M
o,Hf,Ta,Wの酸化物、あるいはセラミックとし
て、SiC,AlN,BN,Si3 4 を少なくとも1
つ以上含む材料から、上記型母材、もしくはその成形面
上にあるコ−ティング層を構成することで、作られた成
形用の型部材を使用する請求項1に記載の光学素子の成
形法。
2. As the metal compound, Al, Ti, C
r, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, M
At least one of SiC, AlN, BN, and Si 3 N 4 is used as an oxide of o, Hf, Ta, W, or ceramic.
The molding method of an optical element according to claim 1, wherein the molding base member formed by forming the molding base material or the coating layer on the molding surface from a material containing three or more materials is used. ..
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20100064727A1 (en) * 2004-12-21 2010-03-18 Konica Minolta Opto, Inc. Method of Manufacturing An Optical Glass Element

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