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JPH0747493B2 - Optical glass element molding die, method for producing the same, and method for producing optical glass element - Google Patents
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JPH0747493B2 - Optical glass element molding die, method for producing the same, and method for producing optical glass element - Google Patents

Optical glass element molding die, method for producing the same, and method for producing optical glass element

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JPH0747493B2
JPH0747493B2 JP29573090A JP29573090A JPH0747493B2 JP H0747493 B2 JPH0747493 B2 JP H0747493B2 JP 29573090 A JP29573090 A JP 29573090A JP 29573090 A JP29573090 A JP 29573090A JP H0747493 B2 JPH0747493 B2 JP H0747493B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光学機器に使用されるレンズ、プリズム等の
高精度光学ガラス素子を超精密ガラス成形法により形成
するための光学ガラス素子成形用型及びその製造方法並
びに光学ガラス素子の製造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 an optical glass element molding die for forming a high precision optical glass element such as a lens or a prism used in optical equipment by an ultraprecision glass molding method, and The present invention relates to a manufacturing method thereof and an optical glass element manufacturing method.

従来の技術 近年、高精度光学レンズ、特に非球面ガラスレンズ等の
製造法として、光学研磨法を用いず、研磨工程無しの一
発成形により形成する試みが多くなされつつある。
2. Description of the Related Art In recent years, as a method of manufacturing a high-precision optical lens, in particular, an aspherical glass lens, many attempts have been made to form it by one-shot molding without using an optical polishing method and without a polishing step.

その成形法の一つとして、ガラス素材を変形可能な温
度、例えば、軟化点温度近傍の温度に加熱し、押圧成形
などの手段を用いて成形する方法がある。
As one of the forming methods, there is a method in which the glass material is heated to a deformable temperature, for example, a temperature near the softening point temperature, and is formed using a means such as press forming.

これらの成形に用いられる光学ガラス素子成形型は当然
に非常に高精度な面形状、品質が要求される。
The optical glass element molding dies used for these moldings are naturally required to have extremely high-precision surface shape and quality.

この成形型には高温度のもとでガラスに対して化学的に
不活性であること、型のガラスプレス面が十分硬く摩擦
等の損傷を受けにくいこと、また高温度でのプレスで型
が塑性変形をおこさないこと、さらに型の加工性が良
く、精密加工が可能なことなどが必要である。
This mold is chemically inert to glass under high temperature, the glass press surface of the mold is sufficiently hard to be easily damaged by friction, etc. It is necessary that plastic deformation does not occur, that the workability of the mold is good, and that precision processing is possible.

これらの要求を満たすために、例えばシリコンカーバイ
ト、シリコンナイトライドを用いたプレス成形用型(例
えば特開昭52-45613号公報)やタングステンカーバイ
ド、サーメット、ジルコニアを母材とし、この母材上に
貴金属合金膜を形成して構成したプレス成形用型などが
提案されている。
In order to meet these requirements, for example, silicon carbide, a press molding die using silicon nitride (for example, JP-A-52-45613), tungsten carbide, cermet, zirconia as a base material, There has been proposed a press molding die or the like formed by forming a noble metal alloy film on.

この場合、シリコンカーバイド、シリコンナイトライ
ド、タングステンカーバイド、ジルコニア、サーメット
および貴金属合金膜を所望の面形状に仕上げるにはダイ
ヤモンド砥石による研削加工を用いて仕上げることにな
る。
In this case, in order to finish the silicon carbide, silicon nitride, tungsten carbide, zirconia, cermet and noble metal alloy film into a desired surface shape, a grinding process using a diamond grindstone is used.

しかし、前記のような構成の成形型では材料の硬度は極
めて硬いためダイヤモンド砥石の摩耗が激しく高精度な
加工が困難で、要求精度を満たすのに非常に長時間を要
する。
However, in the forming die having the above-mentioned structure, the hardness of the material is extremely high, and the diamond grindstone is heavily worn, making it difficult to perform highly accurate processing, and it takes a very long time to satisfy the required accuracy.

例えば、大口径の成形型の加工の場合には、砥石の摩耗
量を確認しながら加工しなければ満足できる精度が得ら
れない。
For example, in the case of machining a large-diameter mold, satisfactory accuracy cannot be obtained unless machining is performed while confirming the wear amount of the grindstone.

さらに一個の砥石での成形型を加工できる面数も少な
い。また、小口径の場合では曲率半径が極めて小さいと
加工できる砥石がない。
Furthermore, the number of surfaces that can be used to process a mold with one grindstone is small. Further, in the case of a small diameter, if the radius of curvature is extremely small, there is no grindstone that can be processed.

このような加工上の制限があるために、作成できる金型
形状の範囲が狭いうえに加工時間などが長く成形型は非
常に高価なものとなっていた。
Due to such processing restrictions, the range of mold shapes that can be created is narrow and the processing time and the like are long, making the molding die very expensive.

一方加工性のみを考慮した材料を用いれば加工時間は短
縮され、形状精度の良い型ができるが型寿命が短いとい
う問題が生じる。
On the other hand, if a material in which only the workability is taken into consideration is used, the processing time is shortened, and a mold having a good shape accuracy can be obtained, but there is a problem that the mold life is short.

そこで、本願発明者らは、特開平1−184070号公報にお
いて、これらの問題点を解決することを目的として、以
下のような提案を行なった。
Therefore, the inventors of the present application have made the following proposal in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-184070 for the purpose of solving these problems.

すなわち、成形用型の母材として、炭化タングステンを
主成分とした超硬合金、または炭化チタン、窒化チタ
ン、炭化クロムまたはアルミナを主成分とするサーメッ
トを用い、研削によりこれら母材を所望する形状に近い
状態に加工した後、前記母材上に研削、切削加工性に優
れ、高融点で化学的に安定なニッケル金属、ニッケル−
リンを主成分とする合金、またはニッケル−ホウ素を主
成分とする合金を中間層として形成し、この中間層を所
望する形状に切削加工または研削加工によって精密に加
工した後、該中間層上に保護膜として、金属窒化物、金
属棚化物、金属炭化物、イリジウム−タングステン合
金、ルテニウム−タングステン合金、イリジウム−タン
タル合金、イリジュウム−レニウム合金、あるいはルテ
ニウム−レニウム合金膜を形成して光学ガラス素子成形
用型を作成するというものである。
That is, as the base material of the molding die, a cemented carbide containing tungsten carbide as a main component or a cermet containing titanium carbide, titanium nitride, chromium carbide or alumina as a main component is used, and these base materials have a desired shape by grinding. After being processed into a state close to that of the above, it has excellent workability in grinding and cutting on the base material, and has a high melting point and is chemically stable nickel metal, nickel-
An alloy containing phosphorus as a main component or an alloy containing nickel-boron as a main component is formed as an intermediate layer, and the intermediate layer is precisely processed by a cutting process or a grinding process into a desired shape. As a protective film, for forming an optical glass element by forming a metal nitride, metal shelf compound, metal carbide, iridium-tungsten alloy, ruthenium-tungsten alloy, iridium-tantalum alloy, iridium-rhenium alloy, or ruthenium-rhenium alloy film Creating a type.

こうして作成された成形用型の一実施例を、第3図に示
す。
FIG. 3 shows an example of the molding die thus prepared.

発明が解決しようとする課題 特願平1−184070号(特開平3−50127号公報)に記載
の方法によれば、型の加工時間は短縮され、形状精度の
良い型が得られ、上記の型加工時間の問題、型製造コス
トの問題を十分に解決できるものである。
Problems to be Solved by the Invention According to the method described in Japanese Patent Application No. 1-184070 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-50127), the machining time of the mold is shortened, and a mold with good shape accuracy can be obtained. It is possible to sufficiently solve the problems of mold processing time and mold manufacturing cost.

しかしながら、中間層2として用いたニッケル金属、ニ
ッケル−リンを主成分とする合金、またはニッケル−ホ
ウ素を主成分とする合金が、使用前、あるいは使用中
に、型の外周部で剥離や亀裂をおこすこと場合があっ
た。
However, the nickel metal used as the intermediate layer 2, the alloy containing nickel-phosphorus as a main component, or the alloy containing nickel-boron as a main component causes peeling or cracks on the outer peripheral portion of the mold before or during use. There was a case to wake up.

すなわち第3図の成形用型を用いて成形を続けて行く
と、中間層と保護膜の組合せに係わらず、成形型の外周
部の角の部分に亀裂や剥離が発生することがあった。つ
まり、成形型の最外周から凹面が始まるあたりにかけて
中間層の剥離あるいは亀裂が発生することがあった。こ
れは、成形型の角の部分に中間層内で応力集中がおこり
易いためと考えられる。
That is, when molding is continued using the molding die shown in FIG. 3, cracks or peeling may occur at the corners of the outer periphery of the molding die regardless of the combination of the intermediate layer and the protective film. That is, peeling or cracking of the intermediate layer may occur from the outermost periphery of the molding die to the start of the concave surface. It is considered that this is because stress concentration is likely to occur in the intermediate layer at the corners of the mold.

本発明は、本願発明者らによってなされた先行技術であ
る特開平1−184070号公報に記載の発明を更に発展させ
て上記課題を解決し、更に優れた光学ガラス素子成形用
型及びその製造方法並びに光学ガラス素子の製造方法を
提供することを目的とする。
The present invention further develops the invention described in JP-A-1-184070, which is a prior art made by the inventors of the present application, to solve the above problems, and further excellent optical glass element molding die and its manufacturing method. Another object is to provide a method for manufacturing an optical glass element.

課題を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するため、成形用型の母材と
して、炭化タングステン(WC)を主成分とする超硬合
金、あるいは窒化チタン(TiN)、炭化チタン(TiC)、
炭化クロム(Cr2C3)、またはアルミナ(Al2O3)を主成
分とするサーメットを母材とし、前記母材を所望する形
状に近似した形状に加工する工程、中間層としてニッケ
ル(Ni)金属、ニッケル(Ni)−リン(P)を主成分と
する合金を形成する工程、前記中間層を所望する形状に
高精度に加工する工程、前記母材の外周部の前記中間層
を除去する工程、前記母材及び前記中間層上に保護膜と
して金属窒化物、金属炭化物、金属棚化物、イリジウム
(Ir)−タングステン(W)合金、ルテニウム(Ru)−
タングステン(W)合金、イリジウム(Ir)−タンタル
(Ta)合金、ルテニウム(Ru)−タンタル(Ta)合金、
イリジウム(Ir)−レニウム(Re)合金あるいはルテニ
ウム(Ru)−レニウム(Re)合金膜を型の形状を崩さな
いように被膜して作製する工程により光学ガラス素子成
形用型を作成する手段を用いるものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention uses, as a base material of a molding die, a cemented carbide containing tungsten carbide (WC) as a main component, or titanium nitride (TiN) or titanium carbide ( TiC),
A step of processing a base material of a cermet mainly composed of chromium carbide (Cr 2 C 3 ) or alumina (Al 2 O 3 ) into a shape close to a desired shape, nickel (Ni) as an intermediate layer ) Metal, a step of forming an alloy containing nickel (Ni) -phosphorus (P) as a main component, a step of processing the intermediate layer into a desired shape with high precision, and a step of removing the intermediate layer on the outer peripheral portion of the base material. And a metal nitride, a metal carbide, a metal shelf compound, an iridium (Ir) -tungsten (W) alloy, a ruthenium (Ru) -as a protective film on the base material and the intermediate layer.
Tungsten (W) alloy, iridium (Ir) -tantalum (Ta) alloy, ruthenium (Ru) -tantalum (Ta) alloy,
Using a means for forming a mold for forming an optical glass element by a step of coating an iridium (Ir) -rhenium (Re) alloy or ruthenium (Ru) -rhenium (Re) alloy film so as not to destroy the shape of the mold It is a thing.

作用 本発明は上述した手段により、成形用型の外周部を取り
去ったため、中間層内の応力集中や成形温度サイクルに
よる伸縮の繰り返しによる剥離や亀裂をおこすことが使
用中になくなった。そのことにより、研削、切削加工性
に優れた中間層の高精度な面形状を容易に得ることが可
能となった。
Action In the present invention, since the outer peripheral portion of the molding die is removed by the above-mentioned means, stress concentration in the intermediate layer and peeling or cracking due to repeated expansion and contraction due to molding temperature cycle are eliminated during use. As a result, it has become possible to easily obtain a highly accurate surface shape of the intermediate layer which is excellent in grinding and cutting workability.

また、極めて硬い材質を加工する必要がないため、ダイ
ヤモンドバイトや砥石の摩耗がほとんどなく、ダイヤモ
ンドバイト、砥石の寿命も長くなり大口径の成形型を一
つのバイト及び砥石で数多く作成できるようになる。ま
た、ダイヤモンドバイトによる切削加工が可能になった
ため小曲率半径の成形型の加工もでき加工範囲も広がっ
た。さらに、母材、保護膜は面品質、耐熱、耐衝撃性が
優れた材質を用いていることから、良好な加工性と成形
型寿命を兼ね備えた成形型が容易に作成でき、その型で
プレス成形すると高精度な面形状を有した安価な光学ガ
ラス素子を得ることが可能となる。
In addition, since it is not necessary to process extremely hard materials, there is almost no wear of the diamond bite and grindstone, the life of the diamond bite and grindstone is long, and many large-diameter molding dies can be created with one bite and grindstone. . In addition, since it is possible to perform cutting with a diamond bite, it is possible to process a mold with a small radius of curvature and expand the processing range. Furthermore, since the base material and protective film are made of materials with excellent surface quality, heat resistance, and impact resistance, it is easy to create a mold that has good processability and mold life, and press the mold. Molding makes it possible to obtain an inexpensive optical glass element having a highly precise surface shape.

実施例 以下、本発明の一実施例の光学ガラス素子成形用型の作
成方法及び光学ガラス素子の製造方法について添付図面
と共に説明する。
Example Hereinafter, a method for producing a mold for molding an optical glass element and a method for manufacturing an optical glass element according to an example of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

先ず最初に中間層として用いる材料の加工性の実験を行
った。実験では各種材料を直径8mm,曲率半径7.5mmの凹
形状に仕上げることとした。
First, an experiment was conducted on the workability of the material used as the intermediate layer. In the experiment, we decided to finish various materials into a concave shape with a diameter of 8 mm and a radius of curvature of 7.5 mm.

材料によって前記のような大きさの物が得られないので
それらは母材に超硬合金を用い所望の形状に近い形状に
した後、母材上に材料を形成し加工を行うこととした。
Since materials of the above-mentioned size cannot be obtained depending on the material, it was decided to use a cemented carbide as the base material to form a material close to the desired shape, then form the material on the base material and perform processing.

加工方法としては、ダイヤモンドバイトを用いた切削加
工とダイヤモンド砥石を用いた研削加工を各種材料で行
い、評価方法は干渉計を用いて表面形状の測定を行いそ
の加工精度により加工精度を確認した。
As the processing method, cutting processing using a diamond bite and grinding processing using a diamond grindstone were performed on various materials, and the evaluation method was to measure the surface shape using an interferometer and confirm the processing accuracy by the processing accuracy.

その実験結果を第1表に示す。The experimental results are shown in Table 1.

第1表より、ニッケル、ニッケル−リン合金、ニッケル
−ホウ素合金は切削が可能でかつ加工精度も良好なもの
が得られた。その他の材料は硬度が極めて高いため、ダ
イヤモンドバイトの摩耗が瞬時にして起こり切削加工は
不可能であった。
From Table 1, nickel, nickel-phosphorus alloy, and nickel-boron alloy which can be cut and have good working accuracy were obtained. Since the hardness of other materials was extremely high, the diamond bite was worn out instantaneously and could not be cut.

また、研削加工でも同様に摩耗が生じており、非常に多
くの時間を要する。加工後の面形状も充分なものではな
い。
Further, the grinding process also causes wear, which requires a very long time. The surface shape after processing is also not sufficient.

次に母材に超硬合金を用い、その上にニッケルを形成し
た型表面を連続して切削加工した場合の表面形状と、超
硬合金上にイリジウム−タングステン合金を形成した後
連続して研削加工を行った場合の表面形状の推移を確認
する実験を行った。
Next, using a cemented carbide as the base material, the surface shape of the mold surface with nickel formed on it continuously cut, and the iridium-tungsten alloy formed on the cemented carbide and then continuously ground An experiment was carried out to confirm the transition of the surface shape when processing was performed.

作成した型の形状は直径42mm、曲率半径18.3mmの凹形状
になるように母材を予め近い形状に加工を施してから行
った。
The shape of the created mold was performed after processing the base material into a similar shape in advance so as to have a concave shape with a diameter of 42 mm and a radius of curvature of 18.3 mm.

その結果を第2表に示す。The results are shown in Table 2.

ニッケル表面を加工した場合、高精度の面形状を得るこ
とができる上、ダイヤモンド砥石の摩耗がなく、多くの
成形面を作成できることが分かる。
It can be seen that when the nickel surface is processed, a highly accurate surface shape can be obtained, and the diamond grindstone is not worn, so that many molding surfaces can be formed.

一方、イリジウム−タングステン合金膜の加工では1個
目の型こそ精度を満たしているが、加工数が増す毎に精
度が悪くなり、5個目には加工ができなくなったしまっ
た。
On the other hand, in the processing of the iridium-tungsten alloy film, the precision of the first mold is satisfied, but the precision deteriorates as the number of processes increases, and the fifth mold cannot be processed.

第1表、第2表からも分かるように、中間層としてニッ
ケル、ニッケル−リン合金、ニッケル−ホウ素合金を用
いることにより、加工性がよく、ダイヤモンドバイトの
摩耗がなく寿命が長いことが実験により確認できた。ま
た、加工時間も他の材料と比較して大幅に短縮できる。
As can be seen from Tables 1 and 2, by using nickel, nickel-phosphorus alloy, and nickel-boron alloy as the intermediate layer, the workability is good, and the diamond tool does not wear and has a long life. It could be confirmed. Also, the processing time can be significantly shortened compared to other materials.

この様に、上記材質であれば、大口径の型も一つのダイ
ヤモンドバイトで多数の成形型を高精度で加工できる。
また、切削加工では研削加工に比べダイヤモンドバイト
の加工先端半径が小さくでき、曲率半径の小さな面を有
する型の加工もでき加工範囲が大きく広がる。
As described above, with the above material, even a large-diameter die can be processed with high precision using a single diamond tool.
Further, in the cutting process, the radius of the cutting tip of the diamond bite can be made smaller than that of the grinding process, and a die having a surface having a small radius of curvature can be processed, so that the processing range is greatly expanded.

ここでは記載しなかったがニッケル、ニッケル−リン合
金、ニッケル−ホウ素合金と同様以上の加工性と高融点
で化学的に安定なニッケル−リンを主成分とする合金、
ニッケル−ホウ素を主成分とする合金を用いても問題は
ない。
Although not described here, nickel, nickel-phosphorus alloy, an alloy containing nickel-phosphorus as a main component, which is chemically stable with high workability and high melting point similar to nickel-boron alloy,
There is no problem even if an alloy containing nickel-boron as a main component is used.

次に本発明の成形用型の作成方法と光学ガラス素子の製
造方法について説明する。
Next, the method for producing the molding die and the method for producing the optical glass element of the present invention will be described.

第1図は本発明の成形用型の作成方法の工程概略図であ
る。1は母材、2は中間層、3は保護膜である。
FIG. 1 is a schematic view of steps of the method for producing a molding die of the present invention. Reference numeral 1 is a base material, 2 is an intermediate layer, and 3 is a protective film.

第1図(a)に示す様に、直径30mm、厚さ6mmの超硬合
金、サーメットを曲率半径14mmおよび20mmの凹面形状の
上成形型、下成形型からなる一対の成形型の母材として
研削により粗加工を施し、最終形状からのズレ量10μm
以下にした。
As shown in Fig. 1 (a), a cemented carbide with a diameter of 30mm and a thickness of 6mm, cermet is used as a base material for a pair of molds consisting of a concave upper mold with a radius of curvature of 14mm and 20mm and a lower mold. Roughly processed by grinding, the amount of deviation from the final shape is 10 μm
I did the following.

次に第1図(b)に示す如く、これらの母材1上にニッ
ケル、ニッケル−リンを主成分とする合金、ニッケル−
ホウ素を主成分とする合金のいずれかを中間層2として
イオンプレーティング法により厚さ15μmで形成した。
Next, as shown in FIG. 1 (b), nickel, an alloy containing nickel-phosphorus as a main component, nickel-
One of the alloys containing boron as the main component was formed as the intermediate layer 2 by the ion plating method to have a thickness of 15 μm.

その後、第1図(c)に示す様にダイヤモンドバイトに
より中間層2を切削加工して、その面形状を高精度に所
望の形状に仕上げた。
Thereafter, as shown in FIG. 1 (c), the intermediate layer 2 was cut with a diamond cutting tool to finish the surface shape into a desired shape with high accuracy.

さらに、第1図(d)に示す様に、母材の中間層の外周
部を研削あるいは旋削法により除去した。
Further, as shown in FIG. 1 (d), the outer peripheral portion of the intermediate layer of the base material was removed by grinding or turning.

最後に、第1図(e)に示す様に、前記中間層2上に金
属窒化物、金属炭化物、金属棚素化物またはイリジウム
(Ir)−タングステン(W)合金、ルテニウム(Ru)−
タングステン(W)合金、イリジウム(Ir)−タンタル
(Ta)合金、ルテニウム(Ru)−タンタル(Ta)合金、
イリジウム(Ir)−レニウム(Re)合金あるいはルテニ
ウム(Ru)−レニウム(Re)合金を成膜した。
Finally, as shown in FIG. 1 (e), a metal nitride, a metal carbide, a metal shelf compound or an iridium (Ir) -tungsten (W) alloy, a ruthenium (Ru) -on the intermediate layer 2.
Tungsten (W) alloy, iridium (Ir) -tantalum (Ta) alloy, ruthenium (Ru) -tantalum (Ta) alloy,
An iridium (Ir) -rhenium (Re) alloy or a ruthenium (Ru) -rhenium (Re) alloy was deposited.

いずれの成形型においても光学ガラス素子に必要な形状
精度(RMS0.04λ以下)を容易に達成することが可能で
ある。
It is possible to easily achieve the shape accuracy (RMS 0.04λ or less) required for the optical glass element in any molding die.

以上のように切削加工の容易な中間層を設けることによ
り、極めて硬い材質を加工する必要がなく、加工時間が
大幅に短縮され、かつ高精度の面形状を有した成形用型
が安価に作成できる。
By providing an intermediate layer that is easy to cut as described above, it is not necessary to process an extremely hard material, the processing time is greatly shortened, and a molding die with a highly accurate surface shape can be produced at low cost. it can.

言うまでもないが、中間層、保護膜の形成方法はスパッ
タ法や、イオンプレーティング法以外の方法で形成して
も問題ない。
Needless to say, the intermediate layer and the protective film may be formed by a method other than the sputtering method or the ion plating method.

また、母材の中間層の外周部を研削あるいは旋削法によ
り除去したため、成形型の角の部分に中間層内で応力集
中がおこり易いことからよく発生していた剥離や亀裂
が、金型使用の初期及び長期使用中を含めて発生しなく
なった。
Also, since the outer peripheral portion of the intermediate layer of the base material was removed by grinding or turning, the peeling and cracks that often occur because stress concentration is likely to occur in the intermediate layer at the corners of the mold, No longer occurs during the initial period of use and during long-term use.

これら上下一対の成形型をプレスマシンにセットした状
態を第3図に示す。
FIG. 3 shows a state in which the pair of upper and lower molds are set in a press machine.

4は上成形型、5は下成形型、6は上成形型用加熱ヒー
タ、7は下成形型用加熱ヒータ、8は上成形型用加圧機
構、9は下成形型用加圧機構、10は供給ガラス、11はガ
ラス供給用治具、12はプレス成形された光学ガラス素子
の取り出し口、13は供給ガラスの予備加熱炉、14はチャ
ンバーである。
4 is an upper molding die, 5 is a lower molding die, 6 is an upper molding die heating heater, 7 is a lower molding die heating heater, 8 is an upper molding die pressure mechanism, 9 is a lower molding die pressure mechanism, Reference numeral 10 is a supply glass, 11 is a glass supply jig, 12 is an outlet for a press-molded optical glass element, 13 is a preheating furnace for supply glass, and 14 is a chamber.

プレス実験では酸化鉛(PbO)を70重量%、シリカ(SiO
2)を27重量%、残りが微量成分からなる酸化鉛系光学
ガラスを半径10mmの球形状に加工した硝材を予備加熱炉
10で加熱した後、550℃に保持された上下の型4、5の
下型の上におき、窒素ガス雰囲気中で上型4でプレス圧
5Kg/mm2をかけ、硝材を変形させる。
In a press experiment, 70% by weight of lead oxide (PbO) and silica (SiO 2
2 ) 27% by weight of lead oxide and the balance is trace amount of lead oxide optical glass processed into a spherical shape with a radius of 10 mm
After heating at 10, place it on the lower molds of upper and lower molds 4 and 5 held at 550 ° C, and press with the upper mold 4 in a nitrogen gas atmosphere.
Apply 5Kg / mm 2 to deform the glass material.

変形終了後、上型4、下型5、硝材を380℃まで冷却す
る。そして、取り出し口12より成形された光学ガラス素
子を取り出し、常温まで冷却する。
After the deformation, the upper mold 4, the lower mold 5, and the glass material are cooled to 380 ° C. Then, the molded optical glass element is taken out from the take-out port 12 and cooled to room temperature.

以上のような成形工程を各材質の成形型で5000回繰り返
した後、型4、5をプレスマシンから取り出し、型表面
の形状精度、表面粗さを測定し型の優劣を評価した。
After the above-described molding process was repeated 5000 times with a mold of each material, the molds 4 and 5 were taken out from the press machine, and the shape accuracy and surface roughness of the mold surface were measured to evaluate the superiority and inferiority of the mold.

母材に超硬合金を用い、中間層としてニッケル、ニッケ
ル−リン合金を形成した後、中間層上に金属窒化物、金
属炭化物、金属棚化物、その他の合金を形成して構成し
た成形型のプレス成形後の評価結果を第3表に示す。
Using a cemented carbide as a base material, nickel as a middle layer, after forming a nickel-phosphorus alloy, a metal nitride, a metal carbide, a metal shelf compound, and other alloys formed on the middle layer The evaluation results after press molding are shown in Table 3.

表中の○印は、剥離、形状変化等がないことを示すもの
である。
The mark ◯ in the table indicates that there is no peeling or shape change.

いずれの構成の成形型においても5000回の成形後、型に
表面荒れや形状の変化は見られなかった。母材と中間層
と保護膜の接着性は良好で成形による膜の剥離はなかっ
た。
In each of the molding dies having any structure, after the molding was performed 5000 times, the surface was not roughened or the shape was not changed. The adhesion between the base material, the intermediate layer and the protective film was good, and there was no peeling of the film due to molding.

また、各保護膜ともガラスとの反応も見られない。ま
た、成形された光学ガラス素子の形状も型形状を良好に
転写しており光学ガラス素子性能を充分に満たしてい
る。
In addition, no reaction with glass is observed in each protective film. Further, the shape of the molded optical glass element also satisfactorily transfers the shape of the mold, and the performance of the optical glass element is sufficiently satisfied.

実施例では中間層をニッケル、ニッケル−リン合金及び
ニッケル−ホウ素合金であったがニッケル−リンを主成
分とする合金、ニッケル−ホウ素を主成分とする合金の
中間層を設けても問題はない。
In the examples, the intermediate layer was nickel, a nickel-phosphorus alloy, and a nickel-boron alloy, but there is no problem if an intermediate layer of an alloy containing nickel-phosphorus as a main component or an alloy containing nickel-boron as a main component is provided. .

上記のように、予め成形型の外周部の中間層を除去して
から保護膜を形成した構成の本実施例の成形型の場合
は、使用の初期はもちろん、5000回を越える使用に対し
ても剥離や、亀裂の発生がない状態が続き、光学ガラス
素子成形用型としていままで以上の長寿命を持つように
なった。
As described above, in the case of the molding die of this example having a configuration in which the intermediate layer on the outer peripheral portion of the molding die is previously removed and then the protective film is formed, not only in the initial stage of use but also after more than 5000 times of use. Even without peeling or cracking, the mold for optical glass element molding has a longer life than ever before.

発明の効果 以上のように本発明の光学ガラス素子成形用型の作成方
法は、成形用型の外周部を取り去ったため、中間層内の
応力集中や成形温度サイクルによる伸縮の繰り返しによ
る剥離や亀裂をおこすことが使用中になくなった。その
ことにより、研削、切削加工性に優れた中間層の高精度
な面形状を容易に得ることが可能となった。
Effects of the Invention As described above, the method for producing the optical glass element molding die of the present invention removes the outer peripheral portion of the molding die, so that peeling and cracking due to repeated stress expansion and contraction due to stress concentration and molding temperature cycle in the intermediate layer are caused. There is nothing to wake up during use. As a result, it has become possible to easily obtain a highly accurate surface shape of the intermediate layer which is excellent in grinding and cutting workability.

また、極めて硬い材質を加工する必要がないため、ダイ
ヤモンドバイトや砥石の摩耗がほとんどなく、ダイヤモ
ンドバイト、砥石の寿命も長くなり大口径の成形型を一
つのバイト及び砥石で数多く作成できるようになる。ま
た、ダイヤモンドバイトによる切削加工が可能になった
ため小曲率半径の成形型の加工もでき加工範囲も広がっ
た。さらに、母材、保護膜は面品質、耐熱、耐衝撃性が
優れた材質を用いていることから、良好な加工性と成形
型寿命を兼ね備えた成形型が容易に作成でき、その型で
プレス成形すると高精度な面形状を有した安価な光学ガ
ラス素子を得ることが可能となる。
In addition, since it is not necessary to process extremely hard materials, there is almost no wear of the diamond bite and grindstone, the life of the diamond bite and grindstone is long, and many large-diameter molding dies can be created with one bite and grindstone. . In addition, since it is possible to perform cutting with a diamond bite, it is possible to process a mold with a small radius of curvature and expand the processing range. Furthermore, since the base material and protective film are made of materials with excellent surface quality, heat resistance, and impact resistance, it is easy to create a mold that has good processability and mold life, and press the mold. Molding makes it possible to obtain an inexpensive optical glass element having a highly precise surface shape.

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

第1図は本発明の一実施例における光学ガラス素子成形
用型の作成工程を示す概略断面図、第2図は本発明の一
実施例における光学ガラス素子成形用型で成形を行って
いる成形装置の一部を示す概略断面図、第3図は本願発
明者の先行例における光学ガラス素子成形用型の作成工
程を示す概略断面図である。 1……母材、2……中間層、3……保護膜、4……上成
形型、5……下成形型、6……上成形型加熱用ヒータ、
7……下成形型加熱用ヒータ、8……上成形型用加圧機
構、9……下成形型用加圧機構、10……供給ガラス、11
……光学ガラス素子取り出し口、13……供給ガラス予備
加熱炉、14……チャンバー。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a process of producing an optical glass element molding die according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a molding process using the optical glass element molding die according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a part of the apparatus, and FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a process for producing a mold for molding an optical glass element in a prior example of the inventor of the present application. 1 ... Base material, 2 ... Intermediate layer, 3 ... Protective film, 4 ... Upper mold, 5 ... Lower mold, 6 ... Upper mold heating heater,
7 ... Lower mold heating heater, 8 ... Upper mold pressure mechanism, 9 ... Lower mold pressure mechanism, 10 ... Supply glass, 11
...... Optical glass element outlet, 13 …… Supply glass preheating furnace, 14 …… Chamber.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗林 清 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 白藤 芳則 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 井上 芳雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Kiyoshi Kuribayashi 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Yoshinori Shirato 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 72) Inventor Yoshio Inoue 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】炭化タングステン(WC)を主成分とする超
硬合金、あるいは窒化チタン(TiN)、炭化チタン(Ti
C)、炭化クロム(Cr2C3)、またはアルミナ(Al2O3
を主成分とするサーメットを母材とし、前記母材を所望
する形状に近似した形状に加工する工程、中間層として
ニッケル(Ni)金属、ニッケル(Ni)−リン(P)を主
成分とする合金を形成する工程、前記中間層を所望する
形状に高精度に加工する工程、前記母材の外周部の前記
中間層を除去する工程、前記母材及び前記中間層上に保
護膜として金属窒化物、金属炭化物、金属棚化物、イリ
ジウム(Ir)−タングステン(W)合金、ルテニウム
(Ru)−タングステン(W)合金、イリジウム(Ir)−
タンタル(Ta)合金、ルテニウム(Ru)−タンタル(T
a)合金、イリジウム(Ir)−レニウム(Re)合金ある
いはルテニウム(Ru)−レニウム(Re)合金膜を型の形
状を崩さないように被膜して作製する工程からなること
を特徴とする光学ガラス素子成形用型の製造方法。
1. A cemented carbide containing tungsten carbide (WC) as a main component, or titanium nitride (TiN) and titanium carbide (Ti).
C), chromium carbide (Cr 2 C 3 ) or alumina (Al 2 O 3 )
Of cermet as a main component, and a step of processing the base material into a shape approximate to a desired shape, nickel (Ni) metal, nickel (Ni) -phosphorus (P) as a main component as an intermediate layer A step of forming an alloy, a step of highly accurately processing the intermediate layer into a desired shape, a step of removing the intermediate layer on an outer peripheral portion of the base material, a metal nitride as a protective film on the base material and the intermediate layer Thing, metal carbide, metal shelf compound, iridium (Ir) -tungsten (W) alloy, ruthenium (Ru) -tungsten (W) alloy, iridium (Ir)-
Tantalum (Ta) alloy, ruthenium (Ru) -tantalum (T
a) An optical glass comprising a step of coating an alloy, an iridium (Ir) -rhenium (Re) alloy or a ruthenium (Ru) -rhenium (Re) alloy film so as not to lose the shape of the mold. A method for manufacturing an element molding die.
【請求項2】炭化タングステン(WC)を主成分とする超
硬合金、あるいは窒化チタン(TiN)、炭化チタン(Ti
C)、炭化クロム(Cr2C3)、またはアルミナ(Al2O3
を主成分とするサーメットを母材とし、前記母材には、
所望の転写面形状に近似した形状が加工されており、前
記近似面上に、ニッケル(Ni)金属、ニッケル(Ni)−
リン(P)を主成分とする合金層が形成され、前記合金
層上に金属窒化物、金属炭化物、金属棚化物、イリジウ
ム(Ir)−タングステン(W)合金、ルテニウム(Ru)
−タングステン(W)合金、イリジウム(Ir)−タンタ
ル(Ta)合金、ルテニウム(Ru)−タンタル(Ta)合
金、イリジウム(Ir)−レニウム(Re)合金あるいはル
テニウム(Ru)−レニウム(Re)合金の膜が形成された
ことを特徴とする光学ガラス素子成形用型。
2. A cemented carbide containing tungsten carbide (WC) as a main component, or titanium nitride (TiN) and titanium carbide (Ti).
C), chromium carbide (Cr 2 C 3 ) or alumina (Al 2 O 3 )
As a base material, a cermet containing as a main component, the base material,
A shape similar to the desired transfer surface shape is processed, and nickel (Ni) metal, nickel (Ni)-
An alloy layer containing phosphorus (P) as a main component is formed, and metal nitride, metal carbide, metal shelf compound, iridium (Ir) -tungsten (W) alloy, ruthenium (Ru) is formed on the alloy layer.
-Tungsten (W) alloy, Iridium (Ir) -Tantalum (Ta) alloy, Ruthenium (Ru) -Tantalum (Ta) alloy, Iridium (Ir) -Rhenium (Re) alloy or Ruthenium (Ru) -Rhenium (Re) alloy A mold for forming an optical glass element, characterized in that the above film is formed.
【請求項3】請求項(2)記載の光学ガラス素子成形用
型を用いてプレス成形することを特徴とする光学ガラス
素子の製造方法。
3. A method for producing an optical glass element, which comprises press-molding using the optical glass element molding die according to claim 2.
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