JPS61281029A - Mold for press molding optical glass element - Google Patents

Mold for press molding optical glass element

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JPS61281029A
JPS61281029A JP12008585A JP12008585A JPS61281029A JP S61281029 A JPS61281029 A JP S61281029A JP 12008585 A JP12008585 A JP 12008585A JP 12008585 A JP12008585 A JP 12008585A JP S61281029 A JPS61281029 A JP S61281029A
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press
press molding
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Kiyoshi Kuribayashi
清 栗林
Masayuki Sakai
界 政行
Masaki Aoki
正樹 青木
Hideyuki Okinaka
秀行 沖中
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  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

PURPOSE:A mold for press molding, providing easily an optical glass element having high accuracy, obtained by coating the press molding face with a thin film of a specific noble metal alloy. CONSTITUTION:The pressing faces 11a and 12a set on the top mold 11 and the bottom mold 12 are polished into mirrorlike faces with an ultrafine diamond whetstone, and the mirrorlike faces are covered with a thin film obtained by dispersing 0.01-10wt% one or more oxides such as ZrO2, TiO2, Ta2O5, etc., into a noble metal alloy containing >=5wt% Pt and the rest of one or more elements selected from Ir, Os, Pd, Rh and Ru by sputtering method. Then, the prepared molds 11 and 12 are set on the piston cylinders 15 and 16 of a press machine, the mass 17 such as optical glass of lead oxide type is pressed and the prepared molded glass is taken out from the outlet 19.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は光学ガラス素子の製造において、プレス成形後
の研磨工程を必要としない高精度光学ガラス素子の直接
プレス成形法による製造の際に用いることができる、光
学ガラス素子のプレス成形用型に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention is used in the production of optical glass elements by direct press molding of high precision optical glass elements that do not require a polishing process after press molding. The present invention relates to a mold for press molding an optical glass element.

(従来の技術) 近年、光学ガラスレンズは光学機器のレンズ構成の簡略
化とレンズ部分の軽量化の両方を同時に達成しうる非球
面化の方向にある。この非球面レンズの製造にあたって
は、従来の光学レンズの製造方法である研磨法では、加
工および量産化が困難であり、直接プレス成形法が有望
視されているこの直接プレス成形法としては、例えば特
公昭54−38126号公報において記載されるごとく
予め所望の面品質および高精度に仕上げた非球面形状の
モールド上で、光学ガラスの塊状物を加熱加圧成形する
か、あるいは予め加熱したガラスの塊状物を加熱加圧成
形を行い、それ以後の研磨工程を必要としないで光学レ
ンズを製造する方法である。
(Prior Art) In recent years, optical glass lenses have been trending toward aspheric surfaces that can simultaneously simplify the lens structure of optical equipment and reduce the weight of the lens portion. When manufacturing this aspherical lens, it is difficult to process and mass-produce it using the polishing method, which is the conventional manufacturing method for optical lenses, so direct press molding is considered promising.For example, As described in Japanese Patent Publication No. 54-38126, a lump of optical glass is heated and pressure-molded on a mold with an aspherical shape that has been finished to a desired surface quality and high precision, or This is a method of manufacturing an optical lens by subjecting a lump to heat and pressure molding without requiring a subsequent polishing process.

(発明が解決しようとする問題点) 処で上記のような光学ガラスレンズの製造方法にあって
は、プレス成形によって得られた光学ガラスレンズの像
形成性能が優れている必要があり、特に非球面レンズの
場合、非常に高い面積度であることが要求される。した
がって、光学ガラス素子のプレス成形用型として、高温
下で光学ガラスに対する化学作用が最小であること、型
のプレス面に引っかき傷やすり傷等の損傷を受けにくい
こと、プレス成形によって高い高精度が変化しないこと
などの性質を有している必要がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the method for manufacturing an optical glass lens as described above, it is necessary that the optical glass lens obtained by press molding has excellent image forming performance. In the case of a spherical lens, a very high degree of area is required. Therefore, as a press-molding mold for optical glass elements, the chemical action on the optical glass at high temperatures is minimal, the pressing surface of the mold is not susceptible to damage such as scratches and abrasions, and the high precision achieved by press-forming. It must have properties such as not changing.

この目的のために種々の材料が検討されているが、従来
の型材料は、光学ガラスとの難反応性、耐酸化性、高温
高強度等の必要条件を上置に満足していない。光学ガラ
スに対する難反応性、耐酸化性が優れた型材料として、
貴金属をコーティングした型が有宅視されている。貴金
属それ自身の硬度は高くないため、超硬合金あるいはサ
ーメット等の高硬度の母材上に貴金属をコーティングし
て硬度を高める工夫がなされている。しかしながら、光
学ガラス素子のプレス回数が増えるに従って、型の高精
度なプレス面が非常にわずかではあるが変形して、光学
ガラス素子の光学特性が変化する。貴金属のコーティン
グ層の硬度を高めることにより、高精度なプレス面が変
形しないようにする必要がある。
Various materials have been studied for this purpose, but conventional mold materials do not meet the above requirements, such as low reactivity with optical glass, oxidation resistance, and high strength at high temperatures. As a mold material with excellent reactivity and oxidation resistance for optical glass,
A mold coated with precious metals is on sale. Since the hardness of noble metals themselves is not high, efforts have been made to increase the hardness by coating noble metals on high hardness base materials such as cemented carbide or cermet. However, as the number of times the optical glass element is pressed increases, the highly precise pressing surface of the mold deforms, albeit very slightly, and the optical properties of the optical glass element change. It is necessary to prevent the highly precise press surface from deforming by increasing the hardness of the noble metal coating layer.

(問題点を解決するための手段) 本発明は前記問題点を解決するために、プレス成形面を
、貴金属合金中に0.01〜10重量%の酸化物を分散
させた薄膜で被覆したことを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention covers the press forming surface with a thin film containing 0.01 to 10% by weight of oxide dispersed in a noble metal alloy. It is characterized by:

(作用) 本発明者らは、研究の結果、貴金属合金中に0001〜
10重量%の酸化物を分散させることにより、貴金属コ
ーティング層の硬度が極めて高くなり、プレス成形面の
耐傷性、耐摩耗性が向上することを見いだした。前述し
たように、貴金属そのものは軟らかい材料であり、超硬
合金あるいはサーメット等の高硬度の母材上に貴金属を
コーティングすることにより、見かけ上の硬度は上昇す
る。貴金属中に0.01〜10重量%の酸化物を均一に
分散さることにより、貴金属コーティング薄膜の硬度そ
のものも高まり、プレス成形用型の耐傷性、耐摩耗性を
向上させることが可能になったものである。ここで、分
散物の酸化物として適切なものは、酸化ジルコニウム(
ZrOt ) 、酸化fタン(’rho、 ) 、酸化
タンタル(Ta20r) 、酸化ニオブ(Flb20f
) 、酸化ランタン(LatOi) 、酸化バナジウム
(vlol ) 、酸化ハフニウム(HfOl)、酸化
ヘリリウム(BeO)および酸化イツトリウム(YzO
* )である。貴金属中に分散させた酸化物の量は0゜
01〜10重量%が望ましく、この酸化物の量が0.0
1重量%より少なければ、貴金属薄膜を硬化させる効果
が小さく、また10重量%より多ければ、貴金属薄膜と
ガラスとが反応しやすくなり、高精度なプレス面が変質
するからである。
(Function) As a result of research, the present inventors found that 0001-
It has been found that by dispersing 10% by weight of an oxide, the hardness of the noble metal coating layer becomes extremely high, and the scratch resistance and abrasion resistance of the press molding surface are improved. As mentioned above, noble metal itself is a soft material, and by coating a highly hard base material such as cemented carbide or cermet with noble metal, the apparent hardness increases. By uniformly dispersing 0.01 to 10% by weight of oxides in precious metals, the hardness of the precious metal coating thin film itself increases, making it possible to improve the scratch resistance and wear resistance of press molding molds. It is something. Here, a suitable oxide for the dispersion is zirconium oxide (
ZrOt), tantalum oxide ('rho, ), tantalum oxide (Ta20r), niobium oxide (Flb20f)
), lanthanum oxide (LatOi), vanadium oxide (vlol), hafnium oxide (HfOl), helium oxide (BeO) and yttrium oxide (YzO).
*). The amount of oxide dispersed in the noble metal is preferably 0.01 to 10% by weight, and the amount of oxide is 0.0% by weight.
If it is less than 1% by weight, the effect of hardening the noble metal thin film will be small, and if it is more than 10% by weight, the noble metal thin film and glass will tend to react, and the highly accurate press surface will change in quality.

(実施例) 以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する
(Example) An example of the present invention will be described in detail below based on the drawings.

直径30糟嘗、長さ50 amの円柱状のWC−10T
iC−10TaC−8Co組成の超硬合金の棒を2本準
備し、放電加工によって第1図に示すごとく周囲に切り
込み部(11b)をもち、曲率半径4B−mの凹面形状
としたプレス面(lla)をもつ上型(11)と、曲率
半径が200■の凹面形状としたプレス面(12a)を
もつ下型(12)とからなる一対のプレス成形用の型形
状に加工する。
Cylindrical WC-10T with a diameter of 30 am and a length of 50 am
Two rods of cemented carbide having a composition of iC-10TaC-8Co were prepared, and a press surface (11b) with a notch (11b) around the periphery and a concave shape with a radius of curvature of 4B-m was formed by electrical discharge machining (as shown in Fig. 1). A pair of molds for press molding is formed, consisting of an upper mold (11) having a concave press surface (12a) with a radius of curvature of 200 cm.

この型(II)(12)のプレス面(lla)(12a
)を超微細なダイヤモンド石客粒を用いて鏡面研磨し、
この鏡面上にスパッタ法により2μmの厚みで、第1表
に示す白金−ロジウム(Pt−Rh)合金等の各種合金
に、各種酸化物を均一に分散させた薄膜を形成する。
Press surface (lla) (12a) of this mold (II) (12)
) is mirror-polished using ultra-fine diamond grains,
On this mirror surface, a thin film of 2 .mu.m thick is formed by sputtering using various oxides uniformly dispersed in various alloys such as platinum-rhodium (Pt--Rh) alloy shown in Table 1.

このようにして作成した型(II)および(12)を第
2図に示すプレスマシンのピストンシリンタ(15)お
よび(16)にセットし、窒素雰囲気中でPbOが70
重量%、5IOzが27重量%、および残りが微量成分
からなる酸化鉛系光学ガラスで、半径20■■の球形状
とした塊状物(17)をプレスし、両面が凸形のレンズ
を作成した。光学ガラスのプレス成形時の型温度は50
0℃、プレス圧は40 ”/、−であり、前記状態を2
分間保持した後、そのまま300℃まで型とともに冷却
して、成形ガラスを取り出し口(I9)より取り出した
。このようなプレス成形工程を10000回くり返した
後、使用した型を取りはずし10000回プレス後の型
のビッカース硬度(Hv)および表面粗さを測定し、ま
たプレス成形後の光学ガラスレンズの表面状態を観察し
、以上の結果を第1表に示した。
The molds (II) and (12) thus created were set in the piston cylinders (15) and (16) of the press machine shown in Fig. 2, and PbO was heated to 70% in a nitrogen atmosphere.
A spherical block (17) with a radius of 20■■ was pressed using lead oxide optical glass consisting of 27% by weight of 5IOz and the rest of trace components to create a lens with convex surfaces on both sides. . The mold temperature during press molding of optical glass is 50
The temperature was 0℃, the press pressure was 40''/-, and the above condition was changed to 2
After holding for a minute, the mold was cooled to 300° C. together with the mold, and the molded glass was taken out from the take-out port (I9). After repeating this press molding process 10,000 times, the mold used was removed and the Vickers hardness (Hv) and surface roughness of the mold after 10,000 presses were measured, and the surface condition of the optical glass lens after press molding was measured. The above results are shown in Table 1.

第1表から明らかなように、酸化ジルコニウム(ZrO
s ) 、酸化チタン(TIO,)等の酸化物の添加量
が増加するにつれてビッカース硬度が高くなり、100
00回プレス成形を行った後においても、型表面の高精
度な表面形状および表面粗さはほとんど変化していない
。また、プレス成形後の光学ガラスの表面には微細なキ
ズも発生しておらず、光学特性も非常に優れていた。
As is clear from Table 1, zirconium oxide (ZrO
As the amount of added oxides such as titanium oxide (TIO, ) increases, the Vickers hardness increases, reaching 100
Even after press molding was performed 00 times, the highly accurate surface shape and surface roughness of the mold surface remained almost unchanged. In addition, there were no minute scratches on the surface of the optical glass after press molding, and the optical properties were also very good.

これに対して、酸化物の添加量が0.01重量%よりも
少ない場合、貴金属合金が十分に硬化されておらず、型
の表面粗さは約0.1μm前後まで粗くなり、得られた
光学ガラスレンズの光学特性も低下していた。酸化物の
添加量が10重量%よりも多い場合、貴金属合金中に分
散した酸化物が析出して光学ガラスと反応し、型表面に
反応跡が残り、しかもプレス成形後の光学ガラスの光学
特性も低下していた。
On the other hand, when the amount of oxide added is less than 0.01% by weight, the noble metal alloy is not sufficiently hardened, and the surface roughness of the mold becomes approximately 0.1 μm. The optical properties of the optical glass lens were also degraded. If the amount of oxide added is more than 10% by weight, the oxide dispersed in the precious metal alloy will precipitate and react with the optical glass, leaving reaction traces on the mold surface and furthermore impairing the optical properties of the optical glass after press molding. was also decreasing.

本実施例テハ、母材としテWc−10TIC−10Ta
c−8C。
In this example, the base material was Wc-10TIC-10Ta.
c-8C.

組成の超硬合金を用いたが、超硬合金は上記組成に限定
されるものではなく、その他の母材として、Tic 、
 TIN 、 CrzOi 、AJ!103 等のサー
メットも用いることができる。また、母材としてZr(
h、 At10s等のセラミックスも用いることができ
る。本発明を説明するために凹面形状のプレス成形用型
を用いたが、型の形状は前記形状に限定されるものでは
なく、凸面形状や平面形状でもよいことは言うまでもな
い。また、本実施例では一種類および二種類の酸化物を
添加させたものについて説明したが、三種類以上の酸化
物を添加した場合も本実施例と同様の効果が得られた。
Although a cemented carbide having a composition of
TIN, CrzOi, AJ! Cermets such as 103 can also be used. In addition, Zr (
Ceramics such as h, At10s, etc. can also be used. Although a concave press molding die is used to explain the present invention, the shape of the die is not limited to the above shape, and it goes without saying that a convex shape or a planar shape may be used. Further, in this example, one type and two types of oxides were added, but the same effects as in this example were also obtained when three or more types of oxides were added.

以下余白 (発明の効果) 以上説明したごとく本発明による光学ガラス素子のプレ
ス成形用型は、光学ガラス素子のプレス成形面が、貴金
属合金中に0.01〜10重量%の酸化物を分散させた
薄膜で被覆されていることを特徴とするもので、従来か
ら用いられている光学ガラス素子のプレス成形用型と比
較して2O゜01〜10重量%の酸化物を分散させるこ
とにより貴金属合金薄膜が硬化し、耐摩耗性が向上する
。その結果、10000回プレス成形を行った後におい
ても、型のプレス成形面の表面粗さはほとんど変化して
おらず、得られた光学ガラス素子の光学特性も非常に優
れていた。
Margin below (Effects of the Invention) As explained above, the press-molding mold for an optical glass element according to the present invention has a press-molding surface of the optical glass element in which 0.01 to 10% by weight of oxide is dispersed in the noble metal alloy. Compared to conventionally used press molding molds for optical glass elements, it is characterized by being coated with a thin film made of precious metal alloys by dispersing 20°01 to 10% by weight of oxides. The thin film hardens and wear resistance improves. As a result, even after press molding was performed 10,000 times, the surface roughness of the press molding surface of the mold hardly changed, and the optical properties of the obtained optical glass element were also very excellent.

したがって、本発明の光学ガラス素子のプレス成形用型
を用いることにより、非常に容易にかつ高精度な光学ガ
ラス素子を得ることが可能になり、その工業的価値は極
めて大なるものがある。
Therefore, by using the press molding mold for an optical glass element of the present invention, it becomes possible to obtain an optical glass element with high precision very easily, and its industrial value is extremely large.

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

第1図は本発明の実施例における光学ガラス素子のプレ
ス成形用型であり、第2図は同実施例で用いたプレスマ
シンを表す図である。 (11)・・・上型、(+2)・・・下型、(lla)
・・・上型のプレス面、(12a)・・・下型のプレス
面、(17)・・・原料ガラス塊状物。 第1図 、π2図
FIG. 1 shows a press-molding mold for an optical glass element in an example of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a press machine used in the example. (11)... Upper mold, (+2)... Lower mold, (lla)
...Press surface of upper die, (12a)...Press surface of lower die, (17)...Raw material glass lump. Figure 1, π2 diagram

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)光学ガラス素子のプレス成形面が、貴金属合金中
に0.01〜10重量%の酸化物を分散させた薄膜で被
覆されていることを特徴とする光学ガラス素子のプレス
成形用型。
(1) A mold for press-molding an optical glass element, characterized in that the press-molding surface of the optical glass element is coated with a thin film containing 0.01 to 10% by weight of an oxide dispersed in a noble metal alloy.
(2)貴金属合金が、白金(Pt)を5重量%以上含有
し、残部がイリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、
パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)およびルテニウ
ム(Ru)の中から選ばれた少なくとも一つの元素を含
有した合金であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の光学ガラス素子のプレス成形用型。
(2) The noble metal alloy contains 5% by weight or more of platinum (Pt), with the balance being iridium (Ir), osmium (Os),
Claim 1, characterized in that it is an alloy containing at least one element selected from palladium (Pd), rhodium (Rh), and ruthenium (Ru).
A press-molding mold for the optical glass element described in 1.
(3)酸化物が、酸化ジルコニウム(ZrO_2)、酸
化チタン(TiO_3)、酸化タンタル(Ta_2O_
5)、酸化ニオブ(Nb_2O_5)、酸化ランタン(
La_2O_3)、酸化バナジウム(V_2O_5)、
酸化ハフニウム(HfO_2)、酸化ベリリウム(Be
O)、酸化イットリウム(Y_2O_3)の中から少な
くとも一つを含有していることを特徴とする特許請求の
範囲第1項および第2項記載の光学ガラス素子のプレス
成形用型
(3) The oxides include zirconium oxide (ZrO_2), titanium oxide (TiO_3), tantalum oxide (Ta_2O_
5), niobium oxide (Nb_2O_5), lanthanum oxide (
La_2O_3), vanadium oxide (V_2O_5),
Hafnium oxide (HfO_2), beryllium oxide (Be
The mold for press-molding an optical glass element according to claims 1 and 2, characterized in that the mold contains at least one of yttrium oxide (Y_2O_3) and yttrium oxide (Y_2O_3).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1990000528A1 (en) * 1988-07-15 1990-01-25 Toshiba Tungaloy Co., Ltd. Mold material for molding optical parts and process for its production

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1990000528A1 (en) * 1988-07-15 1990-01-25 Toshiba Tungaloy Co., Ltd. Mold material for molding optical parts and process for its production

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