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JPH08259241A - Optical element molding method - Google Patents

Optical element molding method

Info

Publication number
JPH08259241A
JPH08259241A JP5858095A JP5858095A JPH08259241A JP H08259241 A JPH08259241 A JP H08259241A JP 5858095 A JP5858095 A JP 5858095A JP 5858095 A JP5858095 A JP 5858095A JP H08259241 A JPH08259241 A JP H08259241A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
molding
mold
glass
film
optical element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5858095A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuyuki Nakai
靖行 中居
Tetsuo Kuwabara
鉄夫 桑原
Seiichi Aragaki
誠一 新垣
Masaki Omori
正樹 大森
Sunao Miyazaki
直 宮崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP5858095A priority Critical patent/JPH08259241A/en
Publication of JPH08259241A publication Critical patent/JPH08259241A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B40/00Preventing adhesion between glass and glass or between glass and the means used to shape it, hold it or support it
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06Construction of plunger or mould
    • C03B11/08Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C03B11/084Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
    • 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00Press-moulding glass
    • C03B2215/02Press-mould materials
    • C03B2215/08Coated press-mould dies
    • C03B2215/14Die top coat materials, e.g. materials for the glass-contacting layers
    • C03B2215/24Carbon, e.g. diamond, graphite, amorphous carbon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

PURPOSE: To improve productivity of the optical devices by improving releasability of the glass from the forming mold at and after the time of performing the initial shots in the forming operation by treating the surface of each of glass blanks and the forming surface of a forming mold so as to have specified surface conditions respectively at the time of press-forming optical devices consisting of glass. CONSTITUTION: In this method, the surface of each of glass blanks is coated with a carbon film that is preferably a hydrocarbon film and the forming surface of an optical device forming mold consists of a hard carbon film. The hydrocarbon film used for coating the surface of each of the glass blanks is preferably formed by a plasma CVD method, an ion beam film forming method or carbon ion implantation. The hard carbon film used as the forming surface of the forming mold is preferably a film selected from diamond films, diamond- like thin films and hydrogenatcd amorphous carbon films.

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をプレス成形する方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for press molding a glass material into an optical element made of glass such as a lens and a prism.

【0002】[0002]

【従来の技術】研磨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、
簡単か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。
2. Description of the Related Art A technique for manufacturing a lens by press molding a glass material without the need for a polishing step eliminates the complicated process required in the conventional lens manufacturing,
It has become possible to manufacture lenses easily and inexpensively, and it has come to be used for manufacturing not only lenses but also prisms and other optical elements made of glass.

【0003】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、耐
熱性、離型性、鏡面加工性等に優れていることが挙げら
れる。従来、この種の型材として、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号公報には13Crマルテンサイト鋼が、特
開昭52−45613号公報にはSiC及びSi3 4
が、特開昭60−246230号公報には超硬合金に貴
金属をコーティングした材料が、また特開昭61−18
3134号公報、特開昭61−281030号公報、特
開平1−301864号公報にはダイヤモンド薄膜また
はダイヤモンド状炭素膜をコーティングした材料が、特
開昭64−83529号公報には硬質炭素膜をコーティ
ングした材料が提案されている。
Properties required for the mold material used for press molding of such glass optical elements include excellent hardness, heat resistance, mold release property, mirror surface workability and the like. Heretofore, as this type of mold material, many proposals have been made such as metals, ceramics and materials coated with them. To give some examples, JP-A-49-
51112 discloses 13Cr martensitic steel, and JP-A-52-45613 discloses SiC and Si 3 N 4.
However, in JP-A-60-246230, a material obtained by coating a cemented carbide with a noble metal is disclosed in JP-A-61-18.
Nos. 3134, 61-281030 and 1-301864 disclose materials coated with a diamond thin film or a diamond-like carbon film, and JP-A 64-83529 discloses coating with a hard carbon film. The proposed material is proposed.

【0004】また、特開平4−321525号公報には
ガラスブランク表面にカーボンコートを行う提案が、特
開平6−32623号公報にはカーボンをブランク表面
にイオン注入する提案等、ブランク側から離型性を向上
させた提案もなされている。
Further, Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-321525 proposes coating a glass blank surface with carbon, and Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-32623 proposes ion-implanting carbon into the blank surface. Proposals that improve the quality are also made.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、13Crマル
テンサイト鋼は酸化し易く、更に高温下でFeがガラス
中に拡散してガラスが着色するという欠点を持つ。ま
た、SiC,Si3 4 は一般的に酸化されにくいとさ
れるが、高温下ではやはり酸化が起こり、表面にSiO
2 の膜が形成されるためガラスと融着を起こす。一方、
貴金属をコーティングした材料は融着は起こしに難い
が、極めて柔らかいため傷がつき易く、また変形し易い
欠点を持つ。また、CH3 ,CH2 を含む炭化水素膜や
黒鉛を蒸着したカーボン膜を超硬合金やセラミックス製
の型母材上に成膜した型を成形に用いた場合、数ショッ
ト程度で膜が消耗してしまう。また、炭化水素膜をコー
ティングしたガラスブランクを用いて成形した場合、型
からの成形品の離型は良好ではあるが、型材がカーボン
膜との付着力が大きい場合(例えば型表面が酸化物や窒
化物等の場合)、成形を増すごとに型表面にカーボンが
堆積してしまう。カーボンが堆積すると型の表面粗さが
悪化し、その形状がレンズに転写してレンズが曇り、良
品レンズが得られなくなる。
However, 13Cr martensitic steel is apt to oxidize, and further, Fe diffuses into the glass at a high temperature and the glass is colored. Although SiC and Si 3 N 4 are generally considered to be difficult to oxidize, they also oxidize at high temperatures, resulting in SiO 2 on the surface.
Since the film of 2 is formed, it fuses with the glass. on the other hand,
A material coated with a noble metal is difficult to cause fusion, but it is extremely soft and therefore easily scratched and deformed. Also, when a die in which a hydrocarbon film containing CH 3 or CH 2 or a carbon film on which graphite is vapor-deposited is formed on a die base material made of cemented carbide or ceramics is used for molding, the film is consumed in about several shots. Resulting in. In addition, when a glass blank coated with a hydrocarbon film is used for molding, the mold release of the molded product from the mold is good, but when the mold material has a large adhesive force with the carbon film (for example, when the mold surface is oxide or In the case of nitrides, etc.), carbon accumulates on the surface of the mold every time molding is performed. When carbon is deposited, the surface roughness of the mold is deteriorated, the shape is transferred to the lens and the lens becomes cloudy, and a good lens cannot be obtained.

【0006】一方、硬質炭素膜は離型性が良く、ガラス
との融着を起こさなく、かつ高硬度で耐消耗性があり、
型材としては良好なもののひとつである。しかし、硬質
炭素膜でも離型し難い場合がある。第1の例として、プ
レス成形開始時から20ショット程度までは硬質炭素膜
が強い結合状態を維持し、グラファイトライクな部分が
ほとんどないため、離型がし難い状態が続くという問題
がある。
On the other hand, the hard carbon film has good releasability, does not cause fusion with glass, has high hardness, and has wear resistance,
It is one of the good mold materials. However, even a hard carbon film may be difficult to release. As a first example, the hard carbon film maintains a strong bonded state from the start of press molding to about 20 shots, and there is almost no graphite-like portion, so there is a problem that the mold release is difficult.

【0007】第2の例として、凸レンズ形状の場合には
容易に離型する温度であっても、ある形状のメニスカス
レンズでは離型しない。このような現象は次のような理
由で起こると考えられる。型とレンズの離型現象はそれ
ぞれ型、ガラスの熱膨張率差が起因していると考えられ
る。つまり、ガラスレンズのプレス成形後プロセス条件
に従い徐冷していく際、型ガラスそれぞれの熱膨張率に
より収縮量が異なるため型−ガラス界面に大きな剪断応
力が働き、離型すると考えられる。しかし、レンズ形状
が異なると型−ガラス界面に働く剪断応力が温度により
大きく異なるため、ものによっては成形温度より300
℃以上低くなければ離型しない場合がある。このように
離型性が悪い、つまり離型温度が低い程成形の1サイク
ルに時間がかかり、単位時間に作れるレンズ数が制限さ
れ、コストアップにつながる。
As a second example, in the case of a convex lens shape, even if the temperature is such that a mold is easily released, a meniscus lens having a certain shape does not release it. Such a phenomenon is considered to occur for the following reasons. The mold release phenomenon between the mold and the lens is considered to be caused by the difference in the coefficient of thermal expansion between the mold and the glass. That is, it is considered that when the glass lens is gradually cooled according to the process conditions after press molding, the amount of shrinkage varies depending on the coefficient of thermal expansion of each mold glass, so that a large shear stress acts on the mold-glass interface to cause mold release. However, when the lens shape is different, the shear stress acting on the mold-glass interface varies greatly depending on the temperature.
Mold release may not occur unless the temperature is lower than ℃. As described above, the mold release property is poor, that is, the lower the mold release temperature, the longer one molding cycle takes, and the number of lenses that can be manufactured in a unit time is limited, which leads to an increase in cost.

【0008】一方、種々の光学性能を光学素子に持たせ
るため、いろいろな硝材でのプレス成形が行われている
が、硝材によっては上記離型膜である炭素膜を急速に消
耗させるものもあり、このような硝材は型の耐久性を著
しく悪くする。
On the other hand, in order to give various optical performances to the optical element, press molding with various glass materials is performed, but depending on the glass material, the carbon film as the release film may be rapidly consumed. However, such a glass material significantly deteriorates the durability of the mold.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、従来の離型膜のひとつである硬質炭素膜を
有した型を使用し、更に離型性の良いカーボン系の膜を
被覆したガラスブランクを用いてプレス成形を行うこと
により、上述の問題を解決したものである。
In order to achieve the above object, the present invention uses a mold having a hard carbon film, which is one of conventional mold releasing films, and further uses a carbon-based film having good mold releasing property. The above problem is solved by performing press molding using a glass blank coated with.

【0010】すなわち、本発明は、ガラスよりなる光学
素子をプレス成形する方法において、ガラスブランク表
面がカーボン膜で覆われ、かつ、光学素子成形用型の成
形面が硬質炭素膜からなることを特徴とする光学素子の
成形方法である。
That is, the present invention is characterized in that, in the method of press-molding an optical element made of glass, the glass blank surface is covered with a carbon film, and the molding surface of the optical element molding die is made of a hard carbon film. Is a method of molding an optical element.

【0011】以下にその作用を示す。上記課題を解決す
るひとつの手法として、成形時の型とガラスの密着性を
下げることが考えられる。従来の離型膜のひとつである
硬質炭素膜は結合性が高いが、高温保持が長時間続くと
徐々に構造変化(グラファイト化)し始め離型性が良く
なる傾向がある。しかし、型表面に生成した硬質炭素膜
だけでは成形初期に発生する離型の良くない状態や、メ
ニスカスレンズのような形状における離型困難な状態を
改善するのは困難である。そこで、ガラスブランクの方
にも離型性を持たせるためにガラスブランク表面にカー
ボン膜を被覆し、成形時に型とガラス間の界面に炭素膜
対炭素膜の状態を実現し、型とガラスの密着性を下げる
ことで上述の問題を解決したものである。これにより、
成形開始時に硬質炭素膜がまだ炭化が始まっていない型
でも、ガラスブランク表面のカーボン膜の効果で第1シ
ョット目から高温での離型が可能となり、成形サイクル
の短縮が可能となる。また、型とガラス間の界面に炭素
膜対炭素膜の状態を実現することで、上記のメニスカス
レンズのようななかなか離型しない形状でも容易に離型
が可能となった。
The operation will be described below. As one method for solving the above problems, it is possible to reduce the adhesion between the mold and the glass during molding. A hard carbon film, which is one of the conventional release films, has a high bondability, but when the temperature is maintained for a long time, the structure tends to change gradually (graphitization) and the release property tends to be improved. However, it is difficult to improve the state of poor mold release that occurs in the initial stage of molding and the difficult state of mold release in the shape like a meniscus lens, only with the hard carbon film formed on the mold surface. Therefore, in order to give mold release properties to the glass blank as well, the surface of the glass blank is coated with a carbon film, and a carbon film-to-carbon film state is realized at the interface between the mold and the glass during molding. The problem is solved by lowering the adhesiveness. This allows
Even with a mold in which carbonization of the hard carbon film has not yet started at the start of molding, the effect of the carbon film on the surface of the glass blank enables mold release at high temperature from the first shot, and the molding cycle can be shortened. Further, by realizing a carbon film-to-carbon film state at the interface between the mold and the glass, it is possible to easily release the mold even in a shape such as the above meniscus lens that does not easily release.

【0012】また、型表面に生成した硬質炭素膜を極端
に消耗させる、例えばある種のリン酸系ガラスの場合、
ガラスブランクの表面にカーボン被覆することにより、
プレス成形時には自らに被覆されたカーボンを消耗させ
ることにより、型表面上の硬質炭素膜の耐久を伸ばすこ
とができ、上述の問題を解決することができた。
In addition, the hard carbon film formed on the mold surface is extremely consumed, for example, in the case of a certain phosphoric acid type glass,
By coating the surface of the glass blank with carbon,
By exhausting the carbon coated on itself during press molding, the durability of the hard carbon film on the mold surface could be extended and the above-mentioned problems could be solved.

【0013】[0013]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕(CHブランク(RF) vs i-C/TiN
/超硬型) 図1及び図2は本発明に係る光学素子成形用型のひとつ
の実施様態を示すものである。図1中1は超硬合金を用
いた型母材、2はTiNを用いた硬質なる中間層、3は
ガラス素材を成形するための硬質炭素膜からなる成形表
面であり、4はガラス素材でありこのガラスブランク表
面は炭化水素膜5で覆われている。図2に示すように型
の間に置かれたガラス素材4をプレス成形することによ
ってレンズ等の光学素子6が形成される。
[Example 1] (CH blank (RF) vs i-C / TiN
/ Cemented Carbide Mold) FIGS. 1 and 2 show an embodiment of an optical element molding mold according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a die base material made of cemented carbide, 2 is a hard intermediate layer made of TiN, 3 is a molding surface made of a hard carbon film for molding a glass material, and 4 is a glass material. The surface of this glass blank is covered with a hydrocarbon film 5. As shown in FIG. 2, an optical element 6 such as a lens is formed by press molding a glass material 4 placed between molds.

【0014】次に、本発明の光学素子成形用型について
詳細に説明する。型母材としてWC−Ti系超硬合金を
所定の形状に加工した後、イオンプレーティングにより
TiN膜を形成した後、成形面をRmax.=0.02
μmに鏡面研磨したものを用いた。この型を良く洗浄し
たのち、図3に示すIBD(Ion Beam Dep
osition)装置に設置した。図3中7は真空槽、
8はイオンビーム装置、9はイオン化室、10はガス導
入口、11はイオンビーム引き出しグリット、12はイ
オンビーム、13は型母材、14は基板ホルダー及びヒ
ーター、15は排気口を示す。まず、ガス導入口10よ
りアルゴンガス35sccmをイオン化室に導入しイオ
ン化した後、イオンビーム引き出しグリットに500V
の電圧を印加してイオンビームを引き出し、型母材に5
分間照射して成形表面の清浄化を行った。次にCH4
15sccm,H2 :30sccmをイオン化室に導入
してガス圧3.5×10-2Paとし、加速電圧10kV
でイオンビームを引き出し、成形面に照射して35nm
のミキシング層を形成した。この時のイオンビーム電流
は30mA、電流密度2mA/cm2 、基板温度を30
0℃とした。同条件で作製した分析サンプルのミキシン
グ層をXPS(Xray Photoelectron
spectroscopy)により深さ方向分析した
結果を図4に示す。図4により明らかなようにミキシン
グ層の厚さは35nmで、炭素Cの濃度は表面側から型
母材側に向かって減少している。一方、Ti及びN原子
の濃度は表面側から型母材側に向かって増加している。
以上の方法によりミキシング層を持つ硬質炭素膜層を形
成した。
Next, the optical element molding die of the present invention will be described in detail. After processing a WC-Ti based cemented carbide as a mold base material into a predetermined shape, a TiN film was formed by ion plating, and then the molding surface was Rmax. = 0.02
What was mirror-polished to μm was used. After thoroughly cleaning this mold, the IBD (Ion Beam Dep) shown in FIG.
position) device. In FIG. 3, 7 is a vacuum chamber,
8 is an ion beam device, 9 is an ionization chamber, 10 is a gas introduction port, 11 is an ion beam extraction grit, 12 is an ion beam, 13 is a mold base material, 14 is a substrate holder and heater, and 15 is an exhaust port. First, 35 sccm of argon gas is introduced into the ionization chamber through the gas introduction port 10 for ionization, and then 500 V is applied to the ion beam extraction grit.
Voltage is applied to extract the ion beam, and
The molded surface was cleaned by irradiation for minutes. Then CH 4 :
15 sccm, H 2 : 30 sccm were introduced into the ionization chamber to make the gas pressure 3.5 × 10 -2 Pa, and the acceleration voltage was 10 kV.
Extraction of ion beam with 35nm
Was formed into a mixing layer. At this time, the ion beam current was 30 mA, the current density was 2 mA / cm 2 , and the substrate temperature was 30
It was set to 0 ° C. The mixing layer of the analysis sample prepared under the same conditions was used for XPS (Xray Photoelectron).
The result of the depth direction analysis by the spectroscopy is shown in FIG. As is clear from FIG. 4, the thickness of the mixing layer is 35 nm, and the carbon C concentration decreases from the surface side toward the die base material side. On the other hand, the concentrations of Ti and N atoms increase from the surface side toward the die base material side.
A hard carbon film layer having a mixing layer was formed by the above method.

【0015】次に、ガラスブランク表面上の炭化水素膜
の形成方法について述べる。図5は炭化水素膜を成膜す
る薄膜堆積装置の概略構成を示す模式図である。図5中
16は真空槽、17は排気口、18は加熱ヒーター、1
9はヒーター電源、20はガラス素材支持台、21はバ
イアス電源、22はガラス素材、23は高周波印加用ア
ンテナ、24は整合回路、25は高周波電源、26はガ
ス導入用パイプである。
Next, a method for forming a hydrocarbon film on the surface of the glass blank will be described. FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a thin film deposition apparatus for forming a hydrocarbon film. In FIG. 5, 16 is a vacuum chamber, 17 is an exhaust port, 18 is a heater, 1
9 is a heater power supply, 20 is a glass material support, 21 is a bias power supply, 22 is a glass material, 23 is a high frequency applying antenna, 24 is a matching circuit, 25 is a high frequency power supply, and 26 is a gas introduction pipe.

【0016】良く洗浄されたガラス素材22をガラス素
材支持台20に取り付け、ヒーター18で300℃に加
熱し、排気口17より排気を行い真空槽16内を1×1
-3Pa以下になるまで減圧した後に、ガス導入口26
からアルゴンガスを5×10 -2Paとなるまで導入し、
高周波印加用アンテナ23に300Wの高周波を印加し
て、高周波放電を行いガラス素材22のプラズマクリー
ニングを行った。その後、アルゴンガスの導入を停止し
1×10-3Paの真空度に戻してガス導入口26からC
4 ガスを1×10-1Paになるまで導入した。そし
て、高周波印加用アンテナ23に500Wの高周波を印
加して高周波放電を行い、約20nm厚の被覆膜を形成
した。なお本発明による離型効果が現れるためには膜厚
が最低5nm必要であり、また50nm以上では光学素
子の外観に不良が発生する場合があった。なお、このガ
ラス素材に被覆した膜の赤外分光分析(IR)の結果を
図6に示す。図6のIRプロファイルに示すようにCH
3 ,CH2 基を多く含む膜であった。
A glass material 22 that has been thoroughly washed is
Attached to the material support stand 20, heated to 300 ° C with the heater 18.
1x1 in the vacuum chamber 16 by heating and exhausting from the exhaust port 17
0-3After reducing the pressure to Pa or less, the gas introduction port 26
Argon gas from 5 × 10 -2Introduce until Pa,
Apply a high frequency of 300 W to the high frequency applying antenna 23.
The high-frequency discharge, and plasma-cleans the glass material 22.
I went to training. After that, the introduction of argon gas was stopped
1 × 10-3Return to a vacuum degree of Pa, and then from the gas inlet 26 to C
HFour1 x 10 gas-1It was introduced until it reached Pa. Soshi
The high frequency applying antenna 23 with a high frequency of 500 W.
High-frequency discharge is applied to form a coating film with a thickness of about 20 nm.
did. In addition, in order for the releasing effect according to the present invention to appear, the film thickness
Must be at least 5 nm, and at 50 nm and above,
The appearance of the child may be defective. This moth
The results of infrared spectroscopy (IR) of the film coated on the lath material
As shown in FIG. CH as shown in the IR profile of FIG.
3, CH2It was a film containing many groups.

【0017】次に、本発明による光学素子成形用型によ
ってプレス成形を行った例を示す。図7は成形装置であ
り、図中51は真空槽本体、52はそのフタ、53は光
学素子を成形するための上型、54はその下型、55は
上型を押えるための上型押え、56は胴型、57は型ホ
ルダー、58はヒーター、59は下型を突き上げる突き
上げ棒、60は該突き上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
は不活性ガス流入パイプ、66はバルブ、67はリーク
バルブ、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。レンズを製
作する工程を次に述べる。(株)オハラ製フリント系光
学ガラス(PbフリーSF6:商品名S−NPH1:転
移点Tg=563℃)を所定の量に調整したゴブを型の
キャビティー内に置き、これを成形装置内に設置する。
そして、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、ヒーター58に電流を流す。このとき窒素ガス用
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。なお、油回転ポンプ61は常に回転
している。バルブ62を開け排気を開始してから1Pa
以下になったらバルブ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。所定の温度
になったらエアシリンダ60を作動させて1.5Paの
圧力で1分間加圧する。圧力を解除した後、冷却速度−
5℃/minで転移点以下になるまで冷却し、その後は
−20℃/min以上の速度で冷却を行い200℃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
を開け上型押えをはずして成形物を取り出す。上記のよ
うにしてフリント系光学ガラスを使用して図4に示すレ
ンズを成形した。
Next, an example in which press molding is performed using the optical element molding die according to the present invention will be described. FIG. 7 shows a molding apparatus, in which 51 is a vacuum tank main body, 52 is a lid thereof, 53 is an upper mold for molding an optical element, 54 is a lower mold thereof, and 55 is an upper mold retainer for pressing the upper mold. Reference numeral 56 is a barrel type, 57 is a die holder, 58 is a heater, 59 is a push-up rod for pushing up the lower die, 60 is an air cylinder for operating the push-up rod,
61 is an oil rotary pump, 62, 63, 64 are valves, 65
Is an inert gas inflow pipe, 66 is a valve, 67 is a leak valve, 68 is a valve, 69 is a temperature sensor, 70 is a water cooling pipe, and 71 is a stand for supporting a vacuum chamber. The steps for manufacturing the lens will be described below. A gob in which a flint optical glass (Pb-free SF6: trade name S-NPH1: transition point Tg = 563 ° C.) manufactured by Ohara Co., Ltd. is adjusted to a predetermined amount is placed in a mold cavity, and the gob is placed in a molding device. Install.
Then, the mold into which the glass material is charged is installed in the apparatus, the lid 52 of the vacuum chamber 51 is closed, water is flown through the water cooling pipe 70, and an electric current is flown through the heater 58. At this time, the nitrogen gas valves 66 and 68 are closed, and the exhaust system valves 62 and 63,
64 is also closed. The oil rotary pump 61 is always rotating. 1 Pa after opening the valve 62 and starting exhaust
When the following occurs, the valve 62 is closed and the valve 66 is opened to introduce nitrogen gas into the vacuum chamber from the cylinder. When the temperature reaches a predetermined temperature, the air cylinder 60 is activated to apply pressure of 1.5 Pa for 1 minute. After releasing the pressure, cooling rate −
Cool at 5 ° C./min to below the transition point, then cool at a rate of −20 ° C./min or more, and when the temperature drops below 200 ° C., close valve 66, open leak valve 63, and place in vacuum chamber 51. Introduce air. Then the lid 52
Open and remove the upper mold clamp and take out the molded product. The lens shown in FIG. 4 was molded using the flint type optical glass as described above.

【0018】本発明による光学素子成形用型を用いるこ
とによりプレス成形の第一ショット目の離型温度(プレ
ス成形後の徐冷時に、光学素子が型から剥れる温度)が
従来の硬質炭素膜が成形表面である型と比較して50℃
上昇した(本発明による型の離型温度:540℃)。プ
レス成形第1ショットの離型温度の上昇が本発明により
可能となったため、成形のタクト短縮が可能となった。
By using the optical element molding die according to the present invention, the mold release temperature of the first shot of press molding (the temperature at which the optical element peels off from the mold during gradual cooling after press molding) is a conventional hard carbon film. Is 50 ℃ compared to the mold whose molding surface is
Increased (mold release temperature of the mold according to the invention: 540 ° C.). Since the mold release temperature of the first shot of press molding can be increased by the present invention, the cycle time of molding can be shortened.

【0019】また、本成形に用いたフリント系ガラスN
PH1Dは従来の硬質炭素膜型で成形を行うと、硬質炭
素膜が急速に消耗し型耐久が100ショットしかなかっ
た。しかし、上記のようにガラス素材に成膜した炭化水
素膜が離型の効果のみならず、成形時に消耗することに
より、型自身の硬質炭素膜を守ることができ、耐久ショ
ット数1000ショットを可能とした。以上のようなプ
レス行程により1000回成形した後の型部材の成形面
及び成形された光学素子の表面粗さ、並びに型部材と成
形された光学素子との離型性は良好であった。特に、型
部材の成形面について光学顕微鏡、走査電子顕微鏡(S
EM)で観察しても傷やクラック等の欠陥やガラス成分
の反応析出物、ガラスの融着はなかった。
Further, the flint glass N used for the main molding
When PH1D was molded by the conventional hard carbon film mold, the hard carbon film was rapidly consumed and the mold durability was only 100 shots. However, as described above, the hydrocarbon film formed on the glass material not only has the effect of releasing the mold, but is also consumed during molding, so that the hard carbon film of the mold itself can be protected and the number of durable shots can be 1000 shots. And The molding surface of the mold member and the surface roughness of the molded optical element after molding 1000 times by the above pressing process, and the releasability between the mold member and the molded optical element were good. Especially for the molding surface of the mold member, an optical microscope, a scanning electron microscope (S
Even when observed by EM), defects such as scratches and cracks, reaction precipitates of glass components, and fusion of glass were not found.

【0020】また、光学素子形状が両凹レンズ、凸メニ
スカスレンズ、凹メニスカスレンズとなる各光学素子成
形用型を上記と同等の方法で作製した結果、従来の硬質
炭素膜より離型性の良いことが確認された。特に、図8
に示すような凸メニスカスレンズの場合、従来の硬質炭
素膜の場合、350℃まで型から光学素子が離型しない
場合があったが、本発明の光学素子成形用型を使用した
場合、安定して530℃の離型が可能となった。上記各
種形状の連続成形も実施例1前半に記した両凸レンズ同
様、1000回成形を行っても全く問題はなかった。
Further, as a result of manufacturing the respective optical element molding dies whose optical element shapes are a biconcave lens, a convex meniscus lens and a concave meniscus lens by the same method as the above, the mold releasing property is better than the conventional hard carbon film. Was confirmed. In particular, FIG.
In the case of the convex meniscus lens as shown in Fig. 3, in the case of the conventional hard carbon film, the optical element may not be released from the mold up to 350 ° C, but when the optical element molding mold of the present invention is used, it is stable. Release at 530 ° C is possible. Similar to the biconvex lens described in the first half of Example 1, there was no problem in continuous molding of the above-mentioned various shapes even if molding was performed 1000 times.

【0021】また、本発明型でランタン系ガラス(La
K12)やクラウン系ガラス(SK12)を成形した
が、上記フリント系より飛躍的に型耐久が良く、300
0回成形を行っても全く問題はなく、良離型効果が確認
された。
The lanthanum-based glass (La
K12) and crown type glass (SK12) were molded, but the mold durability was dramatically better than that of the above flint type, and 300
Even if molding was performed 0 times, there was no problem at all, and a good mold release effect was confirmed.

【0022】〔実施例2〕(CHブランク(i-beam) v
s i-C/TiN/超硬型) 本発明では型母材、中間層であるTiN、硬質炭素膜は
上記実施例1と同等の方法で作製したのでガラスブラン
クに成膜した炭化水素膜の作製方法について詳細に述べ
る。実施例1では高周波を用い、CH4 プラズマを発生
させ炭化水素膜の成膜を行ったが、本発明ではイオンビ
ームを用い炭化水素膜をガラスブランク表面に形成した
ものである。図9はガラスブランクに炭素膜を成膜する
ためのIBD装置である。図9中30は真空槽、31は
イオンビーム装置、32はイオン化室、33はガス導入
口、34はイオンビーム引き出しグリット、35はイオ
ンビーム、36はイオンビーム遮断壁、37はガラスブ
ランク固定治具、38及び39は排気口を表す。
Example 2 (CH blank (i-beam) v
In the present invention, since the mold base material, the intermediate layer of TiN, and the hard carbon film were manufactured by the same method as in Example 1, the hydrocarbon film formed on the glass blank was The manufacturing method will be described in detail. In Example 1, a high frequency was used to generate CH 4 plasma to form a hydrocarbon film, but in the present invention, the hydrocarbon film is formed on the glass blank surface using an ion beam. FIG. 9 shows an IBD apparatus for forming a carbon film on a glass blank. In FIG. 9, 30 is a vacuum chamber, 31 is an ion beam device, 32 is an ionization chamber, 33 is a gas inlet, 34 is an ion beam extraction grit, 35 is an ion beam, 36 is an ion beam blocking wall, and 37 is a glass blank fixing jig. Tools 38 and 39 represent exhaust ports.

【0023】まず、あらかじめ実施例1と同じPbフリ
ーSF6(S−NPH1)ガラス素材を洗浄し、汚れや
埃を除去した後、図9に示すガラスブランク固定治具3
7に設置し、真空槽30内を4×10-3Paまで減圧し
た。
First, the same Pb-free SF6 (S-NPH1) glass material as in Example 1 was washed in advance to remove dirt and dust, and then the glass blank fixing jig 3 shown in FIG.
7, the inside of the vacuum chamber 30 was depressurized to 4 × 10 −3 Pa.

【0024】次に、ガス導入口33よりアルゴンガスを
10sccmでイオン化室に導入しイオン化した後、イ
オンビーム引き出しグリットに500Vの電圧を印加し
てイオンビームを引き出し、ガラス素材の両面に5分間
照射してガラスブランク表面の洗浄を行った。次に、真
空槽内を再度4×10-3Paまで減圧を行った後にメタ
ンガスを10sccm、水素ガスを20sccmでイオ
ン化室に導入した。そして、ガス圧3.5×10-2Pa
の真空度でイオン化した後加速電圧200Vでイオンビ
ームを引き出し、成形面に照射して30nmの炭化水素
膜を形成した。
Next, after introducing argon gas into the ionization chamber at 10 sccm from the gas introduction port 33 for ionization, a voltage of 500 V is applied to the ion beam extraction grit to extract the ion beam, and both surfaces of the glass material are irradiated for 5 minutes. Then, the surface of the glass blank was washed. Next, the pressure inside the vacuum chamber was reduced to 4 × 10 −3 Pa again, and then methane gas was introduced into the ionization chamber at 10 sccm and hydrogen gas at 20 sccm. And the gas pressure is 3.5 × 10 -2 Pa
After being ionized at a vacuum degree of, an ion beam was extracted at an accelerating voltage of 200 V and irradiated on the molding surface to form a 30 nm hydrocarbon film.

【0025】次に、実施例1と同様に硬質炭素膜被覆の
光学素子成形用型を用いてプレス成形を行った。その結
果、実施例1と同様の効果が見られ、1000回成形し
た後の型部材の成形面及び成形された光学素子の表面粗
さ、並びに型部材と成形された光学素子との離型性は良
好であった。特に、型部材の成形面について光学顕微
鏡、走査電子顕微鏡(SEM)で観察しても傷やクラッ
ク等の欠陥やガラス成分の反応析出物、ガラスの融着は
なかった。また、光学素子形状が両凹レンズ、凸メニス
カスレンズ、凹メニスカスレンズとなる各光学素子成形
用型を上記と同等の方法で作製した結果、従来の硬質炭
素膜被覆型だけでは得られない、より良い離型性が確認
された。特に、図8に示すような凸メニスカスレンズの
場合、従来の硬質炭素膜の場合、350℃まで型から光
学素子が離型しない場合があったが、本発明の光学素子
成形用型を使用した場合、安定して530℃の離型が可
能となった。上記各種形状の連続成形も実施例1前半に
記した両凸レンズ同様、1000回成形を行っても全く
問題はなかった。
Next, as in Example 1, press molding was performed using an optical element molding die coated with a hard carbon film. As a result, the same effects as in Example 1 were observed, the molding surface of the mold member after molding 1000 times and the surface roughness of the molded optical element, and the releasability between the mold member and the molded optical element. Was good. In particular, when the molding surface of the mold member was observed with an optical microscope or a scanning electron microscope (SEM), defects such as scratches and cracks, reaction deposits of glass components, and glass fusion did not occur. Further, as a result of producing the respective optical element molding molds whose optical element shapes are a biconcave lens, a convex meniscus lens, and a concave meniscus lens by the same method as the above, it is not possible to obtain with a conventional hard carbon film coating mold, it is better Releasability was confirmed. In particular, in the case of the convex meniscus lens as shown in FIG. 8, in the case of the conventional hard carbon film, the optical element may not be released from the mold up to 350 ° C. However, the optical element molding mold of the present invention was used. In this case, stable mold release at 530 ° C. was possible. Similar to the biconvex lens described in the first half of Example 1, there was no problem in continuous molding of the above-mentioned various shapes even if molding was performed 1000 times.

【0026】また、本発明型でランタン系ガラス(La
K12)やクラウン系ガラス(SK12)を成形した
が、上記フリント系より飛躍的に型耐久が良く、300
0回成形を行っても全く問題はなく、良離型効果が確認
された。
The lanthanum-based glass (La
K12) and crown type glass (SK12) were molded, but the mold durability was dramatically better than that of the above flint type, and 300
Even if molding was performed 0 times, there was no problem at all, and a good mold release effect was confirmed.

【0027】〔実施例3〕(i-Cブランク(i-beam) v
s i-C/TiN/超硬型) 本発明では型母材、中間層であるTiN、硬質炭素膜は
上記実施例1と同等の方法で作製したのでガラスブラン
クに成膜した硬質炭素膜の作製方法について詳細に述べ
る。本実施例では実施例2と同様にイオンビームを用
い、硬質炭素膜をガラスブランク表面に形成したものを
用いた。成膜装置は図9に示すIBD装置を用いた。
[Embodiment 3] (i-C blank (i-beam) v
In the present invention, since the mold base material, the intermediate layer of TiN, and the hard carbon film were manufactured by the same method as in Example 1 above, the hard carbon film formed on the glass blank was The manufacturing method will be described in detail. In this example, an ion beam was used as in Example 2, and a hard carbon film formed on the surface of a glass blank was used. As the film forming apparatus, the IBD apparatus shown in FIG. 9 was used.

【0028】まず、あらかじめ実施例1と同じPbフリ
ーSF6(S−NPH1)ガラス素材を洗浄し、汚れや
埃を除去した後、図9に示すガラスブランク固定治具3
7に設置し、真空槽30内を4×10-3Paまで減圧し
た。
First, the same Pb-free SF6 (S-NPH1) glass material as in Example 1 was washed in advance to remove dirt and dust, and then the glass blank fixing jig 3 shown in FIG.
7, the inside of the vacuum chamber 30 was depressurized to 4 × 10 −3 Pa.

【0029】次に、ガス導入口33よりアルゴンガスを
10sccmでイオン化室に導入しイオン化した後、イ
オンビーム引き出しグリットに500Vの電圧を印加し
てイオンビームを引き出し、ガラス素材の両面に5分間
照射してガラスブランク表面の洗浄を行った。次に、真
空槽内を再度4×10-3Paまで減圧を行った後にメタ
ンガスを10sccm、水素ガスを20sccmでイオ
ン化室に導入した。そしてガス圧3.5×10-2Paの
真空度でイオン化した後加速電圧10kVでイオンビー
ムを引き出し、成形面に照射して30nmの硬質炭素膜
を形成した。
Next, after introducing argon gas into the ionization chamber at 10 sccm from the gas introduction port 33 to ionize it, a voltage of 500 V is applied to the ion beam extraction grid to extract the ion beam, and both surfaces of the glass material are irradiated for 5 minutes. Then, the surface of the glass blank was washed. Next, the pressure inside the vacuum chamber was reduced to 4 × 10 −3 Pa again, and then methane gas was introduced into the ionization chamber at 10 sccm and hydrogen gas at 20 sccm. Then, after ionizing at a vacuum of gas pressure of 3.5 × 10 −2 Pa, an ion beam was extracted at an accelerating voltage of 10 kV and irradiated on the molding surface to form a hard carbon film of 30 nm.

【0030】次に、実施例1と同様に硬質炭素膜被覆の
光学素子成形用型を用いてプレス成形を行った。その結
果、実施例1と同様の効果が見られ、1000回成形し
た後の型部材の成形面及び成形された光学素子の表面粗
さ、並びに型部材と成形された光学素子との離型性は良
好であった。特に、型部材の成形面について光学顕微
鏡、走査電子顕微鏡(SEM)で観察しても傷やクラッ
ク等の欠陥やガラス成分の反応析出物、ガラスの融着は
なかった。また、光学素子形状が両凹レンズ、凸メニス
カスレンズ、凹メニスカスレンズとなる各光学素子成形
用型を上記と同等の方法で作製した結果、従来の硬質炭
素膜被覆型だけでは得られない、より良い離型性が確認
された。特に、図8に示すような凸メニスカスレンズの
場合、従来の硬質炭素膜の場合、350℃まで型から光
学素子が離型しない場合があったが、本発明の光学素子
成形用型を使用した場合、安定して530℃の離型が可
能となった。上記各種形状の連続成形も実施例1前半に
記した両凸レンズ同様、1000回成形を行っても全く
問題はなかった。
Next, as in Example 1, press molding was carried out using an optical element molding die coated with a hard carbon film. As a result, the same effects as in Example 1 were observed, the molding surface of the mold member after molding 1000 times and the surface roughness of the molded optical element, and the releasability between the mold member and the molded optical element. Was good. In particular, when the molding surface of the mold member was observed with an optical microscope or a scanning electron microscope (SEM), defects such as scratches and cracks, reaction deposits of glass components, and glass fusion did not occur. Further, as a result of producing the respective optical element molding molds whose optical element shapes are a biconcave lens, a convex meniscus lens, and a concave meniscus lens by the same method as the above, it is not possible to obtain with a conventional hard carbon film coating mold, it is better Releasability was confirmed. In particular, in the case of the convex meniscus lens as shown in FIG. 8, in the case of the conventional hard carbon film, the optical element may not be released from the mold up to 350 ° C. However, the optical element molding mold of the present invention was used. In this case, stable mold release at 530 ° C. was possible. Similar to the biconvex lens described in the first half of Example 1, there was no problem in continuous molding of the above-mentioned various shapes even if molding was performed 1000 times.

【0031】また、本発明型でランタン系ガラス(La
K12)やクラウン系ガラス(SK12)を成形した
が、上記フリント系より飛躍的に型耐久が良く、300
0回成形を行っても全く問題はなく、良離型効果が確認
された。
The lanthanum-based glass (La
K12) and crown type glass (SK12) were molded, but the mold durability was dramatically better than that of the above flint type, and 300
Even if molding was performed 0 times, there was no problem at all, and a good mold release effect was confirmed.

【0032】〔実施例4〕(カーボンイオン注入ブラン
ク vs i-C/TiN/超硬) 本発明では型母材、中間層であるTiN、硬質炭素膜は
上記実施例1と同等の方法で作製したのでガラスブラン
クに成膜した硬質炭素膜の作製方法について詳細に述べ
る。本発明は高加速イオンビームを用い、カーボンをガ
ラスブランク表面にイオン注入したカーボンイオン注入
ガラスブランクを用いたものである。イオン注入は図9
に示すIBD装置を用いた。
Example 4 (Carbon Ion Implantation Blank vs i-C / TiN / Cemented Carbide) In the present invention, the mold base material, TiN as the intermediate layer, and hard carbon film are produced by the same method as in Example 1 above. Therefore, the method for producing the hard carbon film formed on the glass blank will be described in detail. The present invention uses a high-acceleration ion beam and uses a carbon ion-implanted glass blank in which carbon is ion-implanted on the surface of the glass blank. Ion implantation is shown in Figure 9.
The IBD device shown in was used.

【0033】まず、あらかじめ実施例1と同じPbフリ
ーSF6(S−NPH1)ガラス素材を洗浄し、汚れや
埃を除去した後、図9に示すガラスブランク固定治具3
7に設置し、真空槽30内を4×10-3Paまで減圧し
た。
First, the same Pb-free SF6 (S-NPH1) glass material as in Example 1 was washed in advance to remove dirt and dust, and then the glass blank fixing jig 3 shown in FIG.
7, the inside of the vacuum chamber 30 was depressurized to 4 × 10 −3 Pa.

【0034】次に、ガス導入口33よりアルゴンガスを
10sccmでイオン化室に導入しイオン化した後、イ
オンビーム引き出しグリットに500Vの電圧を印加し
てイオンビームを引き出し、ガラス素材の両面に5分間
照射してガラスブランク表面の洗浄を行った。次に、真
空槽内を再度4×10-3Paまで減圧を行った後にメタ
ンガスを10sccmでイオン化室に導入した。そし
て、ガス圧3.5×10 -2Paの真空度でイオン化した
後加速電圧30kVでイオンビームを引き出し、成形面
に照射して80nmのイオン注入層を形成した。
Next, argon gas is introduced from the gas inlet 33.
After introducing into the ionization chamber at 10 sccm for ionization,
Applying a voltage of 500V to the on-beam extraction grid
To draw out the ion beam, and on both sides of the glass material for 5 minutes
Irradiation was carried out to clean the surface of the glass blank. Then true
4 × 10 in the empty tank again-3After decompressing to Pa, meta
Gas was introduced into the ionization chamber at 10 sccm. Soshi
And gas pressure 3.5 × 10 -2Ionized at a vacuum of Pa
Extraction of ion beam at post-acceleration voltage of 30 kV and molding surface
To form an ion-implanted layer having a thickness of 80 nm.

【0035】次に、実施例1と同様に硬質炭素膜被覆の
光学素子成形用型を用いてプレス成形を行った。その結
果、実施例1と同様の効果が見られ、1000回成形し
た後の型部材の成形面及び成形された光学素子の表面粗
さ、並びに型部材と成形された光学素子との離型性は良
好であった。特に、型部材の成形面について光学顕微
鏡、走査電子顕微鏡(SEM)で観察しても傷やクラッ
ク等の欠陥やガラス成分の反応析出物、ガラスの融着は
なかった。また、光学素子形状が両凹レンズ、凸メニス
カスレンズ、凹メニスカスレンズとなる各光学素子成形
用型を上記と同等の方法で作製した結果、従来の硬質炭
素膜被覆型だけでは得られない、より良い離型性が確認
された。特に、図8に示すような凸メニスカスレンズの
場合、従来の硬質炭素膜の場合、350℃まで型から光
学素子が離型しない場合があったが、本発明の光学素子
成形用型を使用した場合、安定して530℃の離型が可
能となった。上記各種形状の連続成形も実施例1前半に
記した両凸レンズ同様、1000回成形を行っても全く
問題はなかった。
Next, as in Example 1, press molding was performed using an optical element molding die coated with a hard carbon film. As a result, the same effects as in Example 1 were observed, the molding surface of the mold member after molding 1000 times and the surface roughness of the molded optical element, and the releasability between the mold member and the molded optical element. Was good. In particular, when the molding surface of the mold member was observed with an optical microscope or a scanning electron microscope (SEM), defects such as scratches and cracks, reaction deposits of glass components, and glass fusion did not occur. Further, as a result of producing the respective optical element molding molds whose optical element shapes are a biconcave lens, a convex meniscus lens, and a concave meniscus lens by the same method as the above, it is not possible to obtain with a conventional hard carbon film coating mold, it is better Releasability was confirmed. In particular, in the case of the convex meniscus lens as shown in FIG. 8, in the case of the conventional hard carbon film, the optical element may not be released from the mold up to 350 ° C. However, the optical element molding mold of the present invention was used. In this case, stable mold release at 530 ° C. was possible. Similar to the biconvex lens described in the first half of Example 1, there was no problem in continuous molding of the above-mentioned various shapes even if molding was performed 1000 times.

【0036】また、本発明型でランタン系ガラス(La
K12)やクラウン系ガラス(SK12)を成形した
が、上記フリント系より飛躍的に型耐久が良く、300
0回成形を行っても全く問題はなく、良離型効果が確認
された。
The lanthanum-based glass (La
K12) and crown type glass (SK12) were molded, but the mold durability was dramatically better than that of the above flint type, and 300
Even if molding was performed 0 times, there was no problem at all, and a good mold release effect was confirmed.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように本発明の光学素子の
成形方法によれば、ガラス素材表面上にカーボン膜を設
け、これを硬質炭素膜を成膜した光学素子成形用型にて
成形することにより、以下の諸問題の解決に成功した。
As described above, according to the method of molding an optical element of the present invention, a carbon film is provided on the surface of a glass material, and this is molded with an optical element molding die having a hard carbon film formed thereon. As a result, we succeeded in solving the following problems.

【0038】第一に光学素子成形初期ショットから約2
0ショットまでに生じる離型性が悪い状態を成形初期シ
ョットから良離型状態にすることができた。これによ
り、成形サイクルタイムを短くすることができ、時間当
りの生産数を向上でき、また離型性が悪い状態で発生す
る型の破損を極力抑えることが可能となった。
First, from the initial shot of optical element molding, about 2
The state in which the mold releasability that occurs up to 0 shots is poor can be changed from the initial molding shot to the good mold release state. As a result, the molding cycle time can be shortened, the number of products produced per hour can be improved, and the damage to the mold that occurs when the mold releasability is poor can be suppressed as much as possible.

【0039】第二に従来の硬質炭素膜でも離型し難い凸
メニスカスレンズ形状であっても、本発明による光学素
子成形用型を用いることにより、離型性が向上した。こ
れにより、従来プレス成形終了後300℃まで冷却が必
要であった形状でも、500℃以上での離型が可能とな
り成形サイクルタイムの飛躍的な短縮を可能にした。
Secondly, by using the optical element molding die according to the present invention, the releasability is improved even in the case of the convex meniscus lens shape which is difficult to be released by the conventional hard carbon film. As a result, even if the shape required cooling to 300 ° C after the completion of press molding, it is possible to release the mold at 500 ° C or higher, and it is possible to dramatically reduce the molding cycle time.

【0040】第三に従来硬質炭素膜型では成形時に炭素
膜が消耗して20ショットしか耐久がなかった硝材(P
bフリーSF6)のガラスブランク自身にカーボン膜を
被覆することにより、硬質炭素膜型の消耗を極力押さえ
ることを可能にした。
Thirdly, in the conventional hard carbon film type, the carbon film was consumed during molding and the glass material (P
By coating the glass blank itself of b-free SF6) with a carbon film, it was possible to suppress the consumption of the hard carbon film type as much as possible.

【0041】本発明による光学素子成形方法を用いるこ
とにより、生産性の向上とコストダウンを実現すること
が可能となった。
By using the optical element molding method according to the present invention, it is possible to improve productivity and reduce costs.

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

【図1】本発明に係る光学素子成形用型の一例を示す断
面図で、プレス成形前の状態を示す。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an optical element molding die according to the present invention, showing a state before press molding.

【図2】本発明に係る光学素子成形用型の一例を示す断
面図で、プレス成形後の状態を示す。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of an optical element molding die according to the present invention, showing a state after press molding.

【図3】本発明の実施例で用いるイオンビーム成膜装置
を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing an ion beam film forming apparatus used in an example of the present invention.

【図4】本発明に係る光学素子成形用型の中間層と硬質
炭素膜間に生成させたミキシング層の光電子分光分析
(XPS)によるデプスプロファイルを示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a depth profile by photoelectron spectroscopy (XPS) of a mixing layer formed between an intermediate layer of an optical element molding die according to the present invention and a hard carbon film.

【図5】本発明の実施例で用いる高周波放電タイプ成膜
装置を示す概略図である。
FIG. 5 is a schematic view showing a high frequency discharge type film forming apparatus used in an example of the present invention.

【図6】本発明に係る成形表面に高周波放電方式で成膜
した炭化水素膜の赤外分光分析(FTIR)の結果を示
すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a result of infrared spectroscopic analysis (FTIR) of a hydrocarbon film formed on a molding surface according to the present invention by a high frequency discharge method.

【図7】本発明の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ある。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a lens molding apparatus using the optical element molding die according to the present invention.

【図8】本発明の係る光学素子成形用型の一例を示す断
面図で、プレス成形前の状態を示す。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of an optical element molding die according to the present invention, showing a state before press molding.

【図9】本発明の実施例で用いるイオンビーム成膜装置
を示す概略図である。
FIG. 9 is a schematic view showing an ion beam film forming apparatus used in an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 型母材 2 中間層 3 硬質炭素膜 4 ガラス素材 5 炭化水素膜 6 光学素子 7 真空槽 8 イオンビーム装置 9 イオン化室 10 ガス導入口 11 イオンビーム引き出しグリット 12 イオンビーム 13 型母材 14 基板ホルダー及びヒーター 15 排気口 16 真空槽 17 排気口 18 加熱ヒーター 19 ヒーター電源 20 ガラス素材支持台 21 バイアス電源 22 ガラス素材 23 高周波印加用アンテナ 24 整合回路 25 高周波電源 26 ガス導入用パイプ 30 真空槽 31 イオンビーム装置 32 イオン化室 33 ガス導入口 34 イオンビーム引き出しグリット 35 イオンビーム 36 イオンビーム遮断壁 37 ガラスブランク固定治具 38 排気口 39 排気口 51 真空槽 52 真空槽のフタ 53 上型 54 下型 55 上型押え 56 胴型 57 型ホルダー 58 ヒーター 59 下型を突き上げる突き上げ棒 60 エアシリンダ 61 油回転ポンプ 62、63、64 バルブ 65 不活性ガス導入バルブ 66 バルブ 67 リークパイプ 68 バルブ 69 温度センサ 70 水冷パイプ 71 真空槽を支持する台 1 Type Base Material 2 Intermediate Layer 3 Hard Carbon Film 4 Glass Material 5 Hydrocarbon Film 6 Optical Element 7 Vacuum Chamber 8 Ion Beam Device 9 Ionization Chamber 10 Gas Inlet 11 Ion Beam Extraction Grit 12 Ion Beam 13 Type Base Material 14 Substrate Holder And heater 15 exhaust port 16 vacuum chamber 17 exhaust port 18 heating heater 19 heater power source 20 glass material support 21 bias power source 22 glass material 23 high frequency applying antenna 24 matching circuit 25 high frequency power source 26 gas introducing pipe 30 vacuum chamber 31 ion beam Equipment 32 Ionization chamber 33 Gas inlet 34 Ion beam extraction grit 35 Ion beam 36 Ion beam blocking wall 37 Glass blank fixing jig 38 Exhaust port 39 Exhaust port 51 Vacuum tank 52 Vacuum tank lid 53 Upper mold 54 Lower mold 55 Upper mold Foot 5 6 Cylinder type 57 type holder 58 Heater 59 Push-up bar that pushes up the lower die 60 Air cylinder 61 Oil rotary pump 62, 63, 64 Valve 65 Inert gas introduction valve 66 Valve 67 Leak pipe 68 Valve 69 Temperature sensor 70 Water cooling pipe 71 Vacuum tank Stand to support

フロントページの続き (72)発明者 大森 正樹 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 宮崎 直 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Front page continuation (72) Inventor Masaki Omori 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc. (72) Inventor Nao Miyazaki 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガラスよりなる光学素子をプレス成形す
る方法において、ガラスブランク表面がカーボン膜で覆
われ、かつ、光学素子成形用型の成形面が硬質炭素膜か
らなることを特徴とする光学素子の成形方法。
1. A method for press-molding an optical element made of glass, wherein the glass blank surface is covered with a carbon film, and the molding surface of an optical element molding die is made of a hard carbon film. Molding method.
【請求項2】 ガラスブランク表面を覆っているカーボ
ン膜が炭化水素膜である請求項1項記載の光学素子の成
形方法。
2. The method for molding an optical element according to claim 1, wherein the carbon film covering the surface of the glass blank is a hydrocarbon film.
【請求項3】 ガラスブランク表面を覆っているカーボ
ン膜が硬質炭素膜である請求項1項記載の光学素子の成
形方法。
3. The method for molding an optical element according to claim 1, wherein the carbon film covering the surface of the glass blank is a hard carbon film.
【請求項4】 ガラスブランク表面を覆っている炭化水
素膜がプラズマCVD法により形成された膜である請求
項1項記載の光学素子の成形方法。
4. The method for molding an optical element according to claim 1, wherein the hydrocarbon film covering the surface of the glass blank is a film formed by a plasma CVD method.
【請求項5】 ガラスブランク表面を覆っている炭化水
素膜がイオンビーム成膜法により形成された膜である請
求項2項記載の光学素子の成形方法。
5. The method for molding an optical element according to claim 2, wherein the hydrocarbon film covering the surface of the glass blank is a film formed by an ion beam film forming method.
【請求項6】 ガラスブランク表面を覆っている炭化水
素膜がカーボンイオンの注入により形成された膜である
請求項2項記載の光学素子の成形方法。
6. The method of molding an optical element according to claim 2, wherein the hydrocarbon film covering the surface of the glass blank is a film formed by implantation of carbon ions.
【請求項7】 ガラスブランク表面を覆っている硬質炭
素膜がイオンビーム成膜法により成膜された膜である請
求項3項記載の光学素子の成形方法。
7. The method for molding an optical element according to claim 3, wherein the hard carbon film covering the surface of the glass blank is a film formed by an ion beam film forming method.
【請求項8】 成形面の硬質炭素膜がダイヤモンド、ダ
イヤモンド状薄膜及び水素化アモルファス炭素膜から選
ばれた膜である請求項1項記載の光学素子の成形方法。
8. The method of molding an optical element according to claim 1, wherein the hard carbon film on the molding surface is a film selected from diamond, a diamond-like thin film, and a hydrogenated amorphous carbon film.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999047346A1 (en) * 1998-03-13 1999-09-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device for moulding flowable solids
US7140205B2 (en) 2002-03-14 2006-11-28 Hoya Corporation Method of manufacturing glass optical elements
WO2010074109A1 (en) * 2008-12-24 2010-07-01 旭硝子株式会社 Material for forming optical element and process for producing same
CN104552626A (en) * 2013-10-29 2015-04-29 全视技术有限公司 Coated Diamond-Turned Replication Master And Related Associated Process

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