JPH0710562A - Die for molding optical device - Google Patents

Die for molding optical device

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JPH0710562A
JPH0710562A JP17208993A JP17208993A JPH0710562A JP H0710562 A JPH0710562 A JP H0710562A JP 17208993 A JP17208993 A JP 17208993A JP 17208993 A JP17208993 A JP 17208993A JP H0710562 A JPH0710562 A JP H0710562A
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molding
ion
die
implantating
glass
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JP17208993A
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Japanese (ja)
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Masaaki Yokota
正明 横田
Tetsuo Kuwabara
鉄夫 桑原
Masaki Omori
正樹 大森
Yasushi Taniguchi
靖 谷口
Keiji Hirabayashi
敬二 平林
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Canon Inc
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Canon Inc
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    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
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    • C03B11/086Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor of coated dies
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    • C03B2215/02Press-mould materials
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    • C03B2215/17Metals or alloys, e.g. Ni-P, Ni-B, amorphous metals comprising one or more of the noble meals, i.e. Ag, Au, platinum group metals

Abstract

PURPOSE:To obtain a die for molding optical device unreactive with a glass at a high temp., durable against high temp. high pressure and rapid change of temp. and excellent in durability by using a material stable at a high temp., having high strength at a high temp. and excellent in workability as the base material of the die and ion implanting a noble metal or copper to the molding face. CONSTITUTION:As the base material of the die, a sintered hard alloy, i.e., a thermet or a ceramic is used. A noble metal (e.g. platinum) or copper is used for the ion. A post-acceleration system ion implantating device or the like having Freeman type ion source and 200kV max. accelerating voltage is used as the ion implantating device. As the example of ion implantation, thickness of the implantating layer is about 10nm in the condition that the ion kind is platinum, the implantating quantity is 1X10<17>ion/cm<2> and the energy is 200keV, and practically the implantating concn. is preferably 10-80atm%. From the experiments, releasing property becomes worse after continuously using the conventional platinum film die 1000 times and releasing defect is generated after continuously using it 1100 times, but this die is free from stripping and excellent in die releasing after continuously using it 2000 times.

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、プレス成形によって光
学素子成形品を形成する際に使用する、光学素子の成形
用型に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mold for molding an optical element used when forming an optical element molded product by press molding.

【0002】[0002]

【従来の技術】非球面レンズや複雑な形状の光学素子を
比較的容易に得る方法として、加圧成形法が実施されて
いる。この方法でガラス光学素子を得るには、かなり高
い温度までガラス素材および成形用型を加熱する必要が
あり、成形用型による加圧成形(プレス成形)の際に、
ガラス素材と成形面との境界で、反応により、融着や曇
りの発生などの欠陥をもたらす。それを防止するため
に、既に、成形用素材の表面に反応防止層を設けるなど
の手段が取られていた。しかし、このような方法では、
すべての成形用素材に反応防止層をつける必要があり、
製品のコストアップになる。
2. Description of the Related Art A pressure molding method is used as a method for relatively easily obtaining an aspherical lens and an optical element having a complicated shape. In order to obtain a glass optical element by this method, it is necessary to heat the glass material and the molding die to a considerably high temperature, and during pressure molding (press molding) with the molding die,
At the boundary between the glass material and the molding surface, the reaction causes defects such as fusion and clouding. In order to prevent this, measures such as providing a reaction-preventing layer on the surface of the molding material have already been taken. But in this way,
It is necessary to attach a reaction prevention layer to all molding materials,
This will increase the cost of the product.

【0003】ガラスモールドの長所を十分生かすには、
成形用素材に表面処理などをせず、なるべくローコスト
で、ガラス素材を供給できることが望まれる。そのため
に、反応防止層を成形用型の表面に設け、しかも、それ
が耐久性に優れていて、長時間にわたり変形などの欠陥
をもたらさないことが必要である。
To take full advantage of the glass mold,
It is desired that the glass material can be supplied at a low cost as much as possible without surface treatment of the molding material. Therefore, it is necessary that the reaction preventive layer is provided on the surface of the molding die, and that it has excellent durability and does not cause defects such as deformation over a long period of time.

【0004】その一つの手段として、成形用型の成形面
に、白金あるいは貴金属系合金あるいはそれらと窒化
物、炭化物、酸化物、ホウ化物との混合体の薄膜を形成
する方法などが、多数、提案されている。
As one of the means, there are many methods such as forming a thin film of platinum or a noble metal alloy or a mixture thereof with a nitride, a carbide, an oxide or a boride on the molding surface of a molding die. Proposed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
ガラスモールド技術は、成形品のコストダウンのため、
成形サイクルを短縮する方向に進んでいて、そのための
手段の一部として、高圧力(ガラス成形圧力:150k
g/cm2 以上)でプレスし、かつ、短時間での温度上
昇、下降(約100℃/分以上;最高温度550℃以
上)を繰り返すことが、連続成形の過程で実施される。
そして、これを実施するために、成形型には非常に厳し
い条件が必要不可欠になっている。これらの条件下で、
前記の白金あるいは貴金属系合金などの薄膜を成形面に
形成した成形用型を使用すると、その耐久性が著しく損
なわれる。
However, the glass molding technology in recent years has been
High pressure (glass molding pressure: 150 k) is being used as part of the means for shortening the molding cycle.
Pressing at g / cm 2 or more) and repeating temperature rise and fall (about 100 ° C./min or more; maximum temperature 550 ° C. or more) in a short time are carried out in the process of continuous molding.
In order to carry out this, extremely severe conditions are indispensable for the mold. Under these conditions,
When a molding die having a thin film such as platinum or a noble metal alloy on its molding surface is used, its durability is significantly impaired.

【0006】[0006]

【本発明の目的】本発明は上記事情に基いてなされたも
ので、その目的とするところは、高温下でも、ガラスと
反応せず、高温高圧力で、かつ、急激な温度変化にも耐
えられ、耐久性の優れた光学素子の成形用型を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances. The object of the present invention is not to react with glass even at high temperature, at high temperature and high pressure, and withstand abrupt temperature change. And to provide a molding die for an optical element having excellent durability.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
光学素子成形用型の型母材として、高温安定、高温高強
度、かつ加工性に優れた材料を用い、その母材の光学素
子成形面に、貴金属あるいは銅を、イオン注入法によ
り、設けている。即ち、成形用型において、少なくと
も、その成形面に、貴金属あるいは銅の層が、イオン注
入法により、形成されているのである。
Therefore, in the present invention,
As a mold base material for an optical element molding die, a material having high temperature stability, high temperature and high strength, and excellent workability is used, and a noble metal or copper is provided on the optical element molding surface of the base material by an ion implantation method. There is. That is, in the molding die, a layer of noble metal or copper is formed at least on the molding surface by the ion implantation method.

【0008】なお、型母材としては、超硬合金の他に、
鏡面性、耐久性に優れたサーメットもしくはセラミック
ス材料を用いることができる。
As the die base material, in addition to cemented carbide,
A cermet or a ceramic material having excellent mirror surface properties and durability can be used.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する。 [実施例1]本実験には、フリーマン型イオン源、90
度偏向電磁式質量分析器、静電式ビーム走査器を備え、
最大加速電圧200KVの後段加速型イオン注入装置を
用いる。そして、本装置ではφ200mm内へのイオン
注入が可能である。このような装置を用いて、本発明に
係る光学素子の成形用型の成形面には、以下の条件で、
イオン注入がなされる。 イオン種:Pt+ 注入量:1×1017ions/cm2 エネルギー:200keV なお、この条件での注入層の厚さは、約10nmであっ
たが、この注入層の厚さは、前記条件を変化させること
で、ガラス成形の条件に適した値に、任意に変化させる
ことが可能である。
EXAMPLES Examples of the present invention will be specifically described below. Example 1 In this experiment, a Freeman type ion source, 90
Degree-deflecting electromagnetic mass spectrometer, electrostatic beam scanner,
A post-acceleration type ion implanter with a maximum acceleration voltage of 200 KV is used. Further, in this apparatus, ion implantation into φ200 mm is possible. Using such a device, on the molding surface of the molding die of the optical element according to the present invention, under the following conditions,
Ion implantation is performed. Ion species: Pt + Implantation amount: 1 × 10 17 ions / cm 2 Energy: 200 keV Note that the thickness of the implantation layer under these conditions was about 10 nm, but the thickness of this implantation layer was By changing the value, it is possible to arbitrarily change the value to a value suitable for the glass forming conditions.

【0010】また、この条件での膜の最外表面のPt濃
度は、約25atomic%であったが、実用上から
は、上記Pt濃度は20〜80atomic%の範囲が
好ましい。これは、ガラス成形用型に必要な条件とし
て、Pt濃度下限値の10atomic%より低い値で
は、成形時の離型性が悪化して、連続成形が不可能にな
るとともに、Pt濃度上限値の80atomic%より
高い値では、成形時に微細なキズが多数発生して、成形
品の外観を著しく損ね、不良品になってしまうからであ
る。
The Pt concentration on the outermost surface of the film under these conditions was about 25 atomic%, but from the practical point of view, the Pt concentration is preferably in the range of 20 to 80 atomic%. As a condition required for the glass molding die, when the Pt concentration lower limit value is lower than 10 atomic%, the mold releasability at the time of molding is deteriorated, continuous molding becomes impossible, and the Pt concentration upper limit value becomes lower. This is because if the value is higher than 80 atomic%, many fine scratches are generated during molding, and the appearance of the molded product is significantly impaired, resulting in a defective product.

【0011】次に、本発明による光学素子の成形用型に
よるガラスレンズのプレス成形をした例について述べ
る。ここでは、所望の形状、表面状態に加工された超硬
合金型母材の成形面に、前記方法で、Ptをイオン注入
した成形用型と、比較例として、前記母材の成形面に、
TiNを中間層として1μm被覆し、その上にPt膜を
1μmの膜厚で被覆した成形用型とを用意した(図1参
照)。
Next, an example in which a glass lens is press-molded by the optical element molding die according to the present invention will be described. Here, a desired shape, a molding die in which Pt is ion-implanted by the above method on the molding surface of the cemented carbide base material processed into a surface state, and as a comparative example, on the molding surface of the base material,
A molding die was prepared in which TiN was coated as an intermediate layer for 1 μm, and a Pt film was coated thereon for a thickness of 1 μm (see FIG. 1).

【0012】次に、この成形用型を用いて、図2に示す
成形装置により光学レンズの成形を行なう場合について
説明する。図において、符号102は成形装置、104
は取入れ用置換室であり、106は成形室であり、11
0は取出し用置換室である。また、符号112、114
はゲートバルブであり、118はレールであり、更に1
20は上記レール118上を矢印Aの方向に搬送される
パレットである。符号124、138、140、150
はシリンダであり、126、152はバルブである。符
号128は、成形室106内において、レール118に
沿って配列されているヒーターである。
Next, a case will be described in which an optical lens is molded using this molding die by the molding apparatus shown in FIG. In the figure, reference numeral 102 is a molding device, and 104.
Is a substitution chamber for intake, 106 is a molding chamber, 11
Reference numeral 0 is a take-out replacement chamber. Further, reference numerals 112 and 114
Is a gate valve, 118 is a rail, and 1
A pallet 20 is conveyed on the rail 118 in the direction of arrow A. Reference numerals 124, 138, 140, 150
Is a cylinder, and 126 and 152 are valves. Reference numeral 128 is a heater arranged in the molding chamber 106 along the rail 118.

【0013】成形室106内は、パレットの搬送方向に
沿って、順に、加熱ゾーン106−1、プレスゾーン1
06−2および徐冷ゾーン106−3に区分けされてい
る。上記プレスゾーン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13
0が固定されており、上記シリンダ140のロッド13
6の上端には成形用下型部材132が固定されている。
なお、これら上型部材130および下型部材132は、
上述のような、本発明の構成による型部材である。
In the molding chamber 106, a heating zone 106-1 and a press zone 1 are arranged in this order along the pallet conveying direction.
It is divided into 06-2 and slow cooling zone 106-3. At the lower end of the rod 134 of the cylinder 138 in the press zone 106-2, the upper mold member 13 for molding is formed.
0 is fixed, and the rod 13 of the cylinder 140 is fixed.
A lower mold member 132 for molding is fixed to the upper end of 6.
The upper mold member 130 and the lower mold member 132 are
The mold member according to the configuration of the present invention is as described above.

【0014】ここでは、先ず、クラウン系ガラスBAL
42(軟化点Sp=672℃、ガラス転移点Tg=55
0℃)を所定の形状および寸法に粗加工して、成形のた
めのガラスブランクを得ている。しかして、上記ガラス
ブランクをパレット120に設置し、取入れ置換室10
4内の120−1の位置へ入れ、上記位置にあるパレッ
トを、シリンダ124のロッド122により、A方向に
押して、ゲートバルブ112を越えて、成形室106内
の120−2の位置へと搬送する。以下、同様に、所定
のタイミングで、順次、新たに、取入れ置換室104内
のパレットを、成形室106内に導き、そこで、120
−2の位置から→→120−8の位置へと順次搬送す
る。この間に、加熱ゾーン106−1では、ガラスブラ
ンクをヒーター128により、徐々に加熱し、プレスゾ
ーン106−2へと搬送する。ここで、シリンダ138
および140を作動させて、上型部材130および下型
部材132で、200kg/cm2 の圧力を、所定の温
度において、ガラスブランクに、1分間負荷し、プレス
成形を行なう。その後、加圧力を解除し、ガラス転移点
近辺の温度まで冷却し、その後、シリンダ138、14
0を作動させて、上型部材130および下型部材132
からガラス成形品を離型する。なお、上記プレス成形に
際しては、上記パレットが成形用胴型部材として利用さ
れている。しかる後に、徐冷ゾーン106−3では、ガ
ラス成形品を徐々に冷却する。なお、成形室106内に
は、不活性ガスが充満させてある。成形室106内にお
いて、120−8の位置に到達したパレットは、次の搬
送では、ゲートバルブ116を越えて、取出し置換室1
10内の120−10の位置へと搬送される。そして、
次の搬送時には、上記シリンダ150を作動させて、そ
のロッド148により、ガラス成形品を、上記成形装置
102外へと取り出すのである。
Here, first, the crown glass BAL
42 (softening point Sp = 672 ° C., glass transition point Tg = 55
(0 ° C.) is roughly processed into a predetermined shape and size to obtain a glass blank for forming. Then, the glass blank is installed on the pallet 120, and the intake and replacement chamber 10 is replaced.
4 in the position 120-1 and pushes the pallet in the above position in the direction A by the rod 122 of the cylinder 124 to move over the gate valve 112 to the position 120-2 in the molding chamber 106. To do. Similarly, at a predetermined timing, the pallets in the intake / substitution chamber 104 are newly introduced into the molding chamber 106 at predetermined timings.
The sheet is sequentially transported from the position -2 to the position →→ 120-8. Meanwhile, in the heating zone 106-1, the glass blank is gradually heated by the heater 128 and is conveyed to the press zone 106-2. Where the cylinder 138
And 140 are operated to apply a pressure of 200 kg / cm 2 to the glass blank at a predetermined temperature for 1 minute using the upper mold member 130 and the lower mold member 132 to perform press molding. Thereafter, the pressure is released, the temperature is cooled to a temperature near the glass transition point, and then the cylinders 138, 14
0 to operate the upper mold member 130 and the lower mold member 132.
Release the glass molding from. In the press molding, the pallet is used as a body member for molding. Thereafter, in the slow cooling zone 106-3, the glass molded product is gradually cooled. The molding chamber 106 is filled with an inert gas. In the molding chamber 106, the pallet that has reached the position of 120-8 passes through the gate valve 116 in the next transfer, and is taken out from the replacement chamber 1.
It is conveyed to the position of 120-10 in 10. And
At the time of the next transportation, the cylinder 150 is operated and the rod 148 takes out the glass molded product to the outside of the molding apparatus 102.

【0015】次に、このような成形過程での成形用型の
温度サイクルを、その繰返し実験に際して図3のように
設定した。即ち、ガラスの投入温度の530℃から成形
温度の620℃まで、1分間で昇温(昇温速度90℃/
分)して、その後1分間のプレス成形をし、その後、6
20℃から離型温度の550℃まで、1分間で降温(降
温速度70℃/分)する制御条件で、ガラス成形品を、
連続2000回、成形した場合、その結果は、表1に示
す通りである。
Next, the temperature cycle of the molding die in such a molding process was set as shown in FIG. 3 in the repeated experiment. That is, the temperature is increased from 530 ° C., which is the temperature of charging glass, to 620 ° C., which is the molding temperature, in 1 minute (heating rate 90 ° C. /
Minute), then press-molding for 1 minute, then 6
A glass molded article was subjected to a control condition of decreasing the temperature from 20 ° C. to 550 ° C. of the mold release temperature in 1 minute (temperature decreasing rate 70 ° C./min),
When molding is performed 2000 times continuously, the results are shown in Table 1.

【0016】この実験において、従来のPt膜型では、
連続1000回近辺より、その成形用型の離型性が悪く
なり、連続1100回近辺より、その成形用型における
成形面の剥離不良が発生した。しかし、本発明のPtイ
オン注入の型では、連続2000回のテストでも、成形
用型におけるイオン注入層の剥離がなく、離型も良好で
あった。また、イオン注入層の剥離の発生しない、連続
成形前後でのPtイオン注入型の成形面、および、20
00ショット目の成形品の表面の粗さは、共に、Rma
x=0.02μmで、本実験において、成形用型の劣化
は認められなかった。これに比較して、従来のPt薄膜
型では、その膜の剥離が発生していない部分の表面粗さ
が、2000回の成形後で、Rmax=0.1μmとな
り、かなり粗くなったことが解る。これは、白金の粒成
長および細かいキズなどによる表面劣化のためと推定さ
れる。
In this experiment, in the conventional Pt film type,
The mold releasability of the molding die deteriorated after about 1000 times continuously, and the peeling failure of the molding surface of the molding die occurred around 1100 times continuously. However, with the Pt ion-implanted mold of the present invention, there was no peeling of the ion-implanted layer in the molding mold even after continuous 2000 tests, and the mold release was also good. Also, a Pt ion-implanted molding surface before and after continuous molding, in which peeling of the ion-implanted layer does not occur,
The surface roughness of the molded product at the 00th shot is Rma
At x = 0.02 μm, deterioration of the molding die was not observed in this experiment. In comparison with this, in the conventional Pt thin film type, the surface roughness of the portion where no peeling of the film occurred was Rmax = 0.1 μm after 2000 times of molding, which was considerably rough. . This is presumed to be due to surface deterioration due to platinum grain growth and fine scratches.

【0017】[0017]

【表1】 [実施例2]次に、実施例1と同様の型と成形装置を用
いて、また、成形用ガラスにBAL62(BAL42の
低軟化点化ガラス;軟化点Sp=607℃、ガラス転移
点Tg=506℃)を用いて、連続2000回の成形テ
ストをした場合について説明する。この実験において設
定した成形型の温度サイクルは図4に示す通りである。
ここでは、ガラスの投入温度の490℃から成形温度の
570℃まで、1分間で昇温して、570℃の温度にお
いて、前述同様の加圧力で、1分間のプレス成形を行な
い、その後、加圧力を解除して、570℃から離型温度
の510℃まで、1分間で降温するのである。以上の条
件で、連続2000回のプレス成形を行なった結果は、
表2に示す通りである。
[Table 1] Example 2 Next, BAL62 (BAL42 low softening point glass; softening point Sp = 607 ° C., glass transition point Tg =) A case where a molding test is continuously performed 2000 times at 506 ° C.) will be described. The temperature cycle of the mold set in this experiment is as shown in FIG.
Here, the temperature is raised from the glass charging temperature of 490 ° C. to the molding temperature of 570 ° C. in 1 minute, and press molding is performed for 1 minute at the temperature of 570 ° C. under the same pressing force as described above. The pressure is released and the temperature is lowered from 570 ° C. to the mold release temperature of 510 ° C. in 1 minute. Under the above conditions, the result of continuous press molding 2000 times is
It is as shown in Table 2.

【0018】この実験において、従来のPt膜型では、
連続1400回近辺より、その離型性が悪くなり、連続
約1500回より、その成形用型における膜の剥離が発
生した。しかし、本発明のPtイオン注入の型では、連
続2000回のテストでも、成形用型のイオン注入層の
剥離がなく、離型も良好であった。また、イオン注入層
の剥離の発生しなかった、連続成形前後のPtイオン注
入型の成形面、および、2000ショット目の成形品の
表面の粗さは、共に、Rmax=0.02μmで、本実
験による成形用型の劣化は認められなかった。これに対
して、従来のPt薄膜型では、その膜の剥離の発生して
いない部分の表面粗さが、2000回後で、Rmax=
0.1μmになった。これは、実施例1と同様に、白金
の粒成長および細かいキズなどによる表面劣化のためと
推定される。
In this experiment, in the conventional Pt film type,
After about 1400 times continuously, the mold releasability deteriorated, and after about 1500 times continuous, peeling of the film in the molding die occurred. However, with the Pt ion-implanted mold of the present invention, there was no peeling of the ion-implanted layer of the molding mold even after continuous 2000 tests, and the mold release was good. In addition, the surface roughness of the Pt ion-implanted molding surface before and after continuous molding in which the separation of the ion-implanted layer did not occur, and the surface roughness of the molded product at the 2000th shot were both Rmax = 0.02 μm. No deterioration of the molding die was observed in the experiment. On the other hand, in the case of the conventional Pt thin film type, the surface roughness of the portion where no peeling of the film occurs is Rmax = 2000 after 2000 times.
It became 0.1 μm. This is presumed to be due to surface deterioration due to platinum grain growth and fine scratches, as in Example 1.

【0019】[0019]

【表2】 次に、上記実施例1、2で使用したガラスの組成を表
3、4に示す。
[Table 2] Next, the compositions of the glasses used in Examples 1 and 2 are shown in Tables 3 and 4.

【0020】[0020]

【表3】 [Table 3]

【0021】[0021]

【表4】 また、実施例1におけるガラスの成形前後での、表面元
素濃度の変化の分析結果(2次イオン質量分析方法によ
る)を図5、6に示す。この分析結果から、成形によ
り、ガラスに含まれるLi2 OとNa2 Oが表面から放
出されていることが解る。この内、LiとNaは、成形
用型の成形面に存在する金属成分と反応して、成形品の
曇り不良を引き起こす可能性がある。しかしながら、本
実験では、このような曇り不良は発生しなかった。これ
らの結果を考慮すると、Pt薄膜型において、実施例2
(BAL62)よりも実施例1(BAL42)での耐久
が悪いのは、その成形温度条件が、実施例1の方で厳し
いためと考えられる。何れにしろ、成形面にPtをイオ
ン注入した本発明の型は、連続2000ショットの成形
で、何等、欠陥の発生がなく、良好な成形結果が得られ
た。 [実施例3]次に、実施例1と同様の成形装置と、本発
明の成形用型を用いて、また、比較例として、その成形
用型に、超硬合金母材上に中間層としてTiNを1μm
被覆して、その上にPtを1μmおよび0.05μmの
2種類の膜厚で被覆した2つの型を用いて、無鉛化フリ
ント系ガラスNPH1(SF6相当、屈伏点At=59
1℃、ガラス転移点Tg=559℃)について、300
0回の連続成形テストをした場合について説明する。
[Table 4] 5 and 6 show the analysis results (by the secondary ion mass spectrometry method) of the change in the surface element concentration before and after forming the glass in Example 1. From this analysis result, it is understood that Li 2 O and Na 2 O contained in the glass are released from the surface by the molding. Of these, Li and Na may react with the metal components present on the molding surface of the molding die to cause poor fog of the molded product. However, in this experiment, such a bad fog did not occur. Considering these results, in the Pt thin film type, Example 2 was used.
The reason why the durability in Example 1 (BAL42) was worse than that in (BAL62) is considered to be because the molding temperature conditions were more severe in Example 1. In any case, the mold of the present invention, in which Pt was ion-implanted into the molding surface, did not cause any defects in molding for 2000 consecutive shots, and good molding results were obtained. [Example 3] Next, using the same molding apparatus as in Example 1 and the molding die of the present invention, and as a comparative example, the molding die was used as an intermediate layer on the cemented carbide base material. TiN 1 μm
By using two molds which are coated and Pt is coated thereon with two kinds of film thicknesses of 1 μm and 0.05 μm, lead-free flint-based glass NPH1 (SF6 equivalent, yield point At = 59)
1 ° C., glass transition point Tg = 559 ° C.), 300
A case where the continuous molding test is performed 0 times will be described.

【0022】この実験における成形用型の温度サイクル
を図7に示す。ここでは、ガラスの投入温度の490℃
から成形温度の630℃まで、40秒間で昇温(昇温速
度210℃/分)して、630℃の温度で、上述同様な
加圧力を1分間負荷し、プレス成形をして、その後、加
圧力を解除して、630℃から離型温度の510℃ま
で、40秒間で降温(降温速度180℃/分)するよう
に温度制御の条件を設定した。なお、ここで、離型温度
を、実施例1の場合よりも低めに設定したのは、ガラス
成分の違い(BAL42よりNPH1はアルカリ成分が
多い)による離型性を考慮したためである。なお、ガラ
スNPH1の組成を表5に示す。また、この条件での成
形結果を表6に示す。
The temperature cycle of the molding die in this experiment is shown in FIG. Here, the glass input temperature is 490 ° C.
To a molding temperature of 630 ° C. in 40 seconds (heating rate of 210 ° C./min), and at the temperature of 630 ° C., a pressing force similar to the above is applied for 1 minute to perform press molding, and thereafter, The pressure control was released, and the temperature control conditions were set such that the temperature was lowered from 630 ° C. to the mold release temperature of 510 ° C. in 40 seconds (cooling rate 180 ° C./min). The mold release temperature was set lower than in the case of Example 1 because the mold release property due to the difference in glass components (NPH1 has more alkaline components than BAL42) was taken into consideration. The composition of the glass NPH1 is shown in Table 5. Table 6 shows the molding results under these conditions.

【0023】[0023]

【表5】 [Table 5]

【0024】[0024]

【表6】 NPH1は、BAL42、BAL63に比べて、ガラス
成分中のアルカリ元素が多く含まれている。したがっ
て、それらの元素が成形用型の成形面に存在する金属成
分と反応して、成形品の曇り不良を引き起こす可能性
は、実施例1、2よりも高いと考えられる。しかしなが
ら、本実験では、このような曇り不良は発生しなかっ
た。
[Table 6] NPH1 contains more alkali elements in the glass component than BAL42 and BAL63. Therefore, it is considered that the possibility that these elements react with the metal component present on the molding surface of the molding die to cause the clouding failure of the molded article is higher than in Examples 1 and 2. However, in this experiment, such a bad fog did not occur.

【0025】ここで、膜の剥離についての耐久性を考察
してみると、比較例としての成形用型のPt膜厚が、
0.05μm→2000回、1μm→500回であり、
Pt膜厚の薄い成形用型の方が膜の剥離について、耐久
性が増す傾向が見られる。これは、膜が厚いと、膜の内
部応力が大きくなり、中間層のTiNとの密着力が弱く
なるためであると考えられる。しかしながら、このよう
な厳しい温度条件下においても、本発明のPtイオン注
入型では、欠陥の発生が認められなかった。そして、連
続成形3000回の後の型の表面粗さと、3000ショ
ット目の成形品の表面粗さは、Rmax=0.03μm
であり、十分に実用に耐えられるレベルであった。な
お、比較例のPt膜型の膜残留部分では、Rmax=
0.2μmであった。これは、実施例1、2と同様の理
由によるものである。
Considering the durability against peeling of the film, the Pt film thickness of the molding die as a comparative example is as follows.
0.05 μm → 2000 times, 1 μm → 500 times,
A mold having a smaller Pt film thickness tends to have higher durability in terms of film peeling. It is considered that this is because when the film is thick, the internal stress of the film becomes large and the adhesion of the intermediate layer to TiN becomes weak. However, even under such severe temperature conditions, no defects were found in the Pt ion implantation type of the present invention. The surface roughness of the mold after 3000 times of continuous molding and the surface roughness of the molded product at the 3000th shot are Rmax = 0.03 μm.
It was at a level that could be put to practical use. In the Pt film type film remaining portion of the comparative example, Rmax =
It was 0.2 μm. This is for the same reason as in the first and second embodiments.

【0026】なお、これらの実施例では、成形用型の母
材に超硬合金を採用した例を述べたが、ほかの母材とし
て、超硬合金の母材を鏡面研磨して、その上にTiNを
成膜したもの、超硬合金の母材上にTiNを成膜し、鏡
面研磨したもの、あるいは、SiC母材上にCVDSi
Cを成膜し、鏡面研磨したものなどに、Ptイオン注入
をしても、前記実施例の場合と同様の効果が得られるこ
とは勿論である。また、上記実施例では、具体的に述べ
ていないが、超硬合金母材を所望形状に鏡面加工した上
に、銅をイオン注入した成形用型を用いた成形テストも
行っている。それによると、イオン注入層を形成したこ
とで、銅の弱点である硬度不足が解決され、同時に、ガ
ラスと反応しずらいという銅の性質が生かされて、前記
実施例と同様の成形上の成果を得ることができた。
In these examples, cemented carbide was adopted as the base material of the molding die, but as another base material, the cemented carbide base material was mirror-polished and With TiN deposited on it, with TiN deposited on a cemented carbide base material and mirror-polished, or with CVDSi on a SiC base material.
Needless to say, the same effect as in the case of the above-mentioned embodiment can be obtained even if Pt ions are implanted into a film in which C is formed and mirror-polished. Further, although not specifically mentioned in the above-mentioned examples, a forming test using a forming die in which copper is ion-implanted is also performed after the cemented carbide base material is mirror-finished into a desired shape. According to it, by forming the ion-implanted layer, the lack of hardness, which is a weak point of copper, is solved, and at the same time, the property of copper that it is difficult to react with glass is utilized, and the same molding property as in the above-mentioned embodiment is obtained. I was able to obtain results.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明は、以上上述したようになり、P
tイオン注入を施した成形用型を用いることで、厳しい
温度サイクルの成形でも、従来のPt薄膜の成形用型に
見られるような膜の剥離の発生がなく、良好な離型性が
長期間に亙って持続し、また、急激な温度変化の繰り返
しにも耐えることが可能になり、それらの結果として、
ガラス成形用型の耐久性が大幅に向上した。
The present invention has been made as described above.
By using a molding die that has undergone t-ion implantation, even if molding is performed under severe temperature cycles, there is no peeling of the film as seen in the conventional Pt thin film molding die, and good mold releasability is maintained for a long time. It becomes possible to withstand a sudden temperature change repeatedly, and as a result,
The durability of the glass molding mold has been greatly improved.

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

【図1】本発明による成形用型の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a molding die according to the present invention.

【図2】上記成形用型を使用して光学素子を成形する成
形装置の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a molding apparatus that molds an optical element using the molding die.

【図3】実施例1の成形用型の温度サイクルの設定条件
を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing setting conditions of a temperature cycle of the molding die of Example 1.

【図4】実施例2の成形用型の温度サイクルの設定条件
を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing setting conditions of a temperature cycle of the molding die of Example 2.

【図5】BAL42の成形前の表面元素濃度分析結果で
ある。
FIG. 5 is a result of surface element concentration analysis of BAL42 before molding.

【図6】BAL42の成形後の表面元素濃度分析結果で
ある。
FIG. 6 is a result of surface element concentration analysis of BAL42 after molding.

【図7】実施例3の成形用型の温度サイクルの設定条件
を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing setting conditions of a temperature cycle of the molding die of Example 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 白金注入層 2 型母材 102 成形装置 104 取入れ用置換室 106 成形室 110 取出し用置換室 112 ゲートバルブ 114 ゲートバルブ 118 レール 122 ロッド 124 シリンダ 126 バルブ 128 ヒーター 130 上型 132 下型 134 ロッド 136 ロッド 138 シリンダ 140 シリンダ 148 ロッド 150 シリンダ 152 バルブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Platinum injection layer 2 Type base material 102 Molding apparatus 104 Intake displacement chamber 106 Molding chamber 110 Extraction displacement chamber 112 Gate valve 114 Gate valve 118 Rail 122 Rod 124 Cylinder 126 Valve 128 Heater 130 Upper mold 132 Lower mold 134 Rod 136 Rod 138 Cylinder 140 Cylinder 148 Rod 150 Cylinder 152 Valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 靖 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 平林 敬二 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Yasushi Taniguchi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Keiji Hirabayashi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. Within the corporation

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光学素子成形用型の型母材として、高温
安定、高温高強度、かつ加工性に優れた材料を用い、そ
の母材の光学素子成形面に、貴金属あるいは銅を、イオ
ン注入法により、設けたことを特徴とする光学素子成形
用型。
1. A material which is excellent in high temperature stability, high temperature and strength, and is excellent in processability is used as a mold base material of an optical element molding die, and a noble metal or copper is ion-implanted into the optical element molding surface of the base material. A mold for molding an optical element, which is provided by a method.
【請求項2】 前記型母材が、超硬合金、サーメットも
しくはセラミックスからなることを特徴とする請求項1
に記載の光学素子の成形用型。
2. The mold base material is made of cemented carbide, cermet or ceramics.
A mold for molding an optical element according to item 1.
【請求項3】 前記成形面の貴金属として白金を用い、
その濃度が、10〜80atomic%であることを特
徴とする請求項1に記載の光学素子の成形用型。
3. Platinum is used as the precious metal of the molding surface,
The optical element molding die according to claim 1, wherein the concentration is 10 to 80 atomic%.
【請求項4】 前記成形面の銅濃度が、10〜80at
omic%であることを特徴とする光学素子成形用型部
材。
4. The copper concentration on the molding surface is 10 to 80 at.
The optical element molding die member is characterized in that
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10550894B2 (en) 2015-02-25 2020-02-04 Ntn Corporation Constant velocity universal joint

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