JP2002255570A

JP2002255570A - ガラスレンズ成形用型及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002255570A
Application number: JP2001055087A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Kiriyama; 勝之桐山
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2002-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】高い形状精度及び良好な面粗度のガラスレン
ズを長期間に渡って繰り返し成形することができる耐久
性に優れたガラスレンズ成形用型を提供する。【解決手段】ガラスレンズをプレス成形により製造す
る際に使用するガラスレンズ成形用型であって、上記ガ
ラスレンズ成形用型は、炭化珪素基材と、上記炭化珪素
基材上にＣＶＤ法により積層形成された炭化珪素積層体
とから構成され、上記炭化珪素積層体に、ガラスレンズ
材料と接触する成形部が形成されていることを特徴とす
るガラスレンズ成形用型。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスレンズをプ
レス成形により成形する際に使用されるガラスレンズ成
形用型、及び、その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学機器に使用される光学ガラス
レンズには、球面ガラスレンズが使用されていたが、近
年の光学機器の小型化、軽量化等に伴い、これらの光学
機器に使用される光学ガラスレンズは、非球面ガラスレ
ンズに移行しつつある。

【０００３】一般に、このような非球面ガラスレンズに
は、形状精度が０．１μｍ、面粗度が０．０１μｍ程度
の精度が要求されるものであり、このような高精度の非
球面ガラスレンズを研磨法により量産することは、加工
に手間がかかり、コストが高くなる。そのため、通常、
上記非球面ガラスレンズを量産する際には、研磨工程の
不要な熱間プレス等のプレス成形が採用されている。な
お、上記形状精度とは、設定した曲面と、実際の曲面と
のズレの大きさのことをいう。

【０００４】上記熱間プレス法は、高精度に加工したガ
ラスレンズ成形用型内にガラス素材を供給し、不活性ガ
ス雰囲気中で加熱してガラス素材を軟化した後、上記ガ
ラスレンズ成形用型でガラス素材を加圧プレスしてガラ
スレンズ成形用型の面形状をガラス素材に転写すること
により非球面ガラスレンズを成形するものである。

【０００５】図４は、従来のガラスレンズ成形用型の一
例を模式的に示した斜視図であり、図５は、プレス装置
を模式的に示した断面図であり、図６（ａ）及び（ｂ）
は、図５に示したプレス装置で、ガラスレンズを成形す
る様子を模式的に示した部分拡大断面図である。

【０００６】図４に示した通り、従来のガラスレンズ成
形用型４０は、セラミック、カーボン等の硬質材料から
なる略円柱状の基材４１の上面の中央付近に、凹形状の
成形部４３が形成されている。

【０００７】このようなガラスレンズ成形用型４０を用
いてガラスレンズを成形する際には、図５に示したよう
なプレス装置を用いる。プレス装置５０は、その上部と
下部とに、上プレスヘッド５１及び下プレスヘッド５２
が設けられており、これらの間に筒状の胴型５３が形成
されている。胴型５３の内部には、それぞれ異なった面
形状の成形部４３ａ、４３ｂを有するガラスレンズ成形
用型４０（上型４０ａ及び下型４０ｂ）が、成形部４３
ａ、４３ｂを有する面同士が向かい合うように同軸上に
固定されている。

【０００８】このようなプレス装置５０を用いてガラス
レンズを成形するには、図６（ａ）に示した通り、ま
ず、上型４０ａの成形部４３ａと、下型４０ｂの成形部
４３ｂとの間に予備加熱したガラス素材４８を供給す
る。そして、図６（ｂ）に示した通り、上型４０ａ、下
型４０ｂとともにガラス素材４８を加熱、昇温させた
後、上下プレスヘッド５１、５２（図５参照）を稼働さ
せて上型４０ａ、下型４０ｂを上下に移動させ、上型４
０ａ及び下型４０ｂでガラス素材４８を挟み込むように
加圧し、成形部４３ａ、４３ｂの面形状をガラス素材４
８に転写してガラスレンズ４９を成形する。その後、ガ
ラスレンズ４９、上型４０ａ、下型４０ｂを冷却し、上
型４０ａ、下型４０ｂを先程と逆方向に移動させて、ガ
ラスレンズ４９を取り出す。

【０００９】このような非球面ガラスレンズをプレス成
形により成形する際において、ガラスレンズ成形用型の
成形部は、成形するガラスレンズに直接接触する部分で
あり、成形部の面形状は、成形されるガラスレンズの面
形状に直接影響する。そのため、非球面ガラスレンズの
形状精度及び面粗度を上述したような高い精度で成形す
るために、ガラスレンズ成形用型の成形部には、上記非
球面ガラスレンズの形状精度及び面粗度と同程度の形状
精度及び面粗度が要求される。また、それと同時に、こ
のようなガラスレンズ成形用型の材質には、高温領域で
ガラス素材と反応しない高温安定性、耐熱性、高硬度及
び離型性に優れる等の特性も要求される。

【００１０】このようなガラスレンズ用成形型として、
例えば、特開平１０−２２６５２６号公報には、その表
面に金属成分が付着した黒鉛基板にＳｉＣ被膜が被覆さ
れ、該ＳｉＣ被膜の上にＣＶＤ法による緻密質ＳｉＣ膜
が被覆形成された成形表面を有するガラスレンズ成形用
型が開示されている。このガラスレンズ成形用型は、Ｃ
ＶＤ法による緻密質ＳｉＣ膜が、成形表面における高い
形状精度と良好な面粗度とを実現させているものである
が、黒鉛からなる基材上にＳｉＣ被膜を被覆しているも
のであったため、長期間の使用により、黒鉛とＳｉＣ被
膜との熱膨張係数の相違に起因して、両者の間に隙間が
形成されたり、歪みが発生することがあり、耐久性に劣
るものであった。

【００１１】また、上記黒鉛を基材とするガラスレンズ
成形用型は、ＣＶＤ法により形成したＳｉＣ膜の膜厚が
１００μｍ以下と薄いものであった。そのため、ＳｉＣ
膜に鏡面処理を施した際、ガラスレンズ成形用型の成形
表面に、ＳｉＣ被膜中の比較的大きなＳｉＣ粒子が現れ
ることがあった。このような比較的大きなＳｉＣ粒子は
脱落しやすく、また、脱落したＳｉＣ粒子が成形するガ
ラスレンズに付着してしまい、高い形状精度及び良好な
面粗度を有するガラスレンズを成形することができなく
なることもあった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題に
鑑みてなされたものであり、高い形状精度及び良好な面
粗度のガラスレンズを長期間に渡って繰り返し成形する
ことができる耐久性に優れたガラスレンズ成形用型、及
び、該ガラスレンズ成形用型を製造する方法を提供する
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のガラスレンズ成
形用型は、ガラスレンズをプレス成形により成形する際
に使用するガラスレンズ成形用型であって、上記ガラス
レンズ成形用型は、炭化珪素基材と、上記炭化珪素基材
上にＣＶＤ法により積層形成された炭化珪素積層体とか
ら構成され、上記炭化珪素積層体に、ガラスレンズ材料
と接触する成形部が形成されていることを特徴とする。

【００１４】また、本発明のガラスレンズ成形用型の製
造方法は、ガラスレンズをプレス成形により成形する際
に使用するガラスレンズ成形用型の製造方法であって、
炭化珪素基材の表面に、ＣＶＤ法により炭化珪素積層体
を積層形成した後、上記炭化珪素積層体の表面に研削加
工を施し、ガラスレンズ材料と接触する成形部を形成す
ることを特徴とする。以下、本発明のガラスレンズ成形
用型、及び、ガラスレンズ成形用型の製造方法を説明す
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】まず、本発明のガラスレンズ成形
用型について図面を参照しながら説明する。本発明のガ
ラスレンズ成形用型は、ガラスレンズをプレス成形によ
り成形する際に使用するガラスレンズ成形用型であっ
て、上記ガラスレンズ成形用型は、炭化珪素基材と、上
記炭化珪素基材上にＣＶＤ法により積層形成された炭化
珪素積層体とから構成され、上記炭化珪素積層体に、ガ
ラスレンズ材料と接触する成形部が形成されていること
を特徴とする。

【００１６】図１は、本発明のガラスレンズ成形用型の
一例を模式的に示した斜視図である。図１に示した通
り、本発明のガラスレンズ成形用型１０は、主に、円柱
状の炭化珪素基材１１と、炭化珪素基材１１上に積層形
成された円柱状の炭化珪素積層体１２とから構成されて
おり、炭化珪素積層体１２の上面の中央付近には、平面
視円形で凹形状の成形部１３が形成されている。なお、
以下の説明においては、成形部１３の形状は図示したよ
うな平面視円形で凹形状のものとするが、成形部１３の
形状はこれに限定されるものではなく、目的とするガラ
スレンズの形状に合わせて適宜決定され、例えば、炭化
珪素積層体１２の表面から盛り上がったような凸形状の
ものであってもよい。

【００１７】炭化珪素基材１１の直径及び厚さは、成形
するガラスレンズの大きさ等に合わせて適宜調整され
る。また、炭化珪素基材１１の形状は図示したような円
柱状に限定されるものではなく、例えば、角柱状や楕円
柱状のものであってもよい。

【００１８】炭化珪素基材１１の不純物含有量は、１０
ｐｐｍ以下であることが望ましい。このように不純物の
含有量が少ない炭化珪素基材１１は、炭化珪素積層体１
２中に上記不純物が拡散することが殆どなく、炭化珪素
積層体１２中の不純物含有量が増加することを防止する
ことができる。なお、炭化珪素積層体１２中の不純物含
有量が増加することによる問題点は、後述する炭化珪素
積層体１２において詳述する。

【００１９】また、炭化珪素基材１１は緻密体であって
もよく、多孔質体であってもよい。炭化珪素基材１１が
緻密体である場合、ガラスレンズ成形用型１０は、その
強度が極めて優れたものとなる。その内部に気孔が殆ど
存在せず、焼結した炭化珪素粒子相互が強固に結合し、
高密度状態となっているからである。

【００２０】このときの炭化珪素基材を構成する炭化珪
素粒子の平均粒径は１〜１００μｍであることが望まし
い。炭化珪素基材を曲げ強度に優れた炭化珪素緻密体と
することができる範囲だからである。

【００２１】また、炭化珪素基材１１が多孔質体である
場合、ガラスレンズ成形用型１０は、昇温降温特性及び
炭化珪素積層体１２との接着強度が特に優れたものとな
る。上記昇温降温特性が優れたものとなる理由は、その
内部に多数の気孔を有しているため、熱容量が小さくな
るからであると考えられる。このように炭化珪素基材が
昇温降温特性に優れたものであると、ガラスレンズを成
形する際の温度制御を正確に行うことができる。また、
炭化珪素積層体１２との接着強度が特に優れたものとな
る理由は、炭化珪素基材１１の炭化珪素積層体１２と接
している面に存在する気孔内に、炭化珪素積層体１２の
一部が含浸され、この含浸された炭化珪素積層体１２が
アンカー効果の役割を果たすからであると考えられる。

【００２２】このときの炭化珪素基材を構成する炭化珪
素粒子の平均粒径は２〜１５０μｍであることが望まし
く、１０〜７０μｍであることがより望ましい。上記炭
化珪素粒子の平均粒径が２μｍ未満であると、その内部
に存在する気孔の気孔径が小さくなりすぎ、ガラスレン
ズ成形用型の昇温降温特性が劣るものとなる。一方、上
記炭化珪素粒子の平均粒径が１５０μｍを超えると、そ
の内部に存在する気孔の気孔径が大きくなりすぎ、ガラ
スレンズ成形用型の強度が低下してしまうおそれがあ
る。また、所定の割合の開放気孔を有し、平均粒径が１
５０μｍを超えるような炭化珪素粒子を有する多孔質炭
化珪素焼結体を製造すること自体が余り容易でない。ま
た、このような多孔質体からなる炭化珪素基材の平均気
孔径は１〜４０μｍであることが望ましい。

【００２３】炭化珪素基材１１の炭化珪素積層体１２を
積層形成する面は、ＪＩＳＢ０６０１による面粗度
Ｒａが０．５〜１０μｍであることが望ましく、Ｒｍａ
ｘが２〜１００μｍであることが望ましい。後述する炭
化珪素積層体１２をＣＶＤ法により炭化珪素基材上に積
層形成した際、上記面粗度に起因するアンカー効果が得
られ、炭化珪素基材１１と炭化珪素積層体１２との接着
強度が更に向上するからである。

【００２４】炭化珪素積層体１２は、炭化珪素基材１１
上にＣＶＤ法により積層形成され、その形状は炭化珪素
基材１１と同様の円柱状である。炭化珪素積層体１２の
直径は炭化珪素基材１１と同様であり、その厚さは４ｍ
ｍ以上であることが望ましい。炭化珪素積層体１２の厚
さが４ｍｍ未満であると、後述する成形部を形成した際
や、該成形部を鏡面性状に仕上げた際、上記成形部の底
部に炭化珪素基材１１の上面が露出してしまい、成形部
の平滑性を確保することができないことがある。また、
炭化珪素積層体１２は、炭化珪素基材１１上に、その形
状に合わせてＣＶＤ法により積層形成されるものである
ため、炭化珪素積層体１２の形状は、上述したような円
柱状に限定されず、炭化珪素基材１１と同様に、例え
ば、角柱状、楕円柱状等であってもよい。

【００２５】なお、炭化珪素積層体１２を炭化珪素基材
１１上に積層形成する際に行うＣＶＤ法の条件等につい
ては、後述する本発明のガラスレンズ成形用型の製造方
法において詳しく説明する。

【００２６】炭化珪素積層体１２を構成する炭化珪素粒
子の平均粒径は１〜２０μｍであることが望ましい。炭
化珪素粒子の平均粒径が２０μｍを超えると、炭化珪素
粒子が脱落しやすくなり、ガラスレンズに付着して高い
形状精度及び良好な面粗度を有するガラスレンズを成形
することができないことがある。一方、炭化珪素粒子の
平均粒径が１μｍ未満となるように制御することは、事
実上困難である。

【００２７】炭化珪素積層体１２における不純物の含有
量は５ｐｐｍ以下であることが望ましい。不純物の含有
量が５ｐｐｍを超えると、ガラスレンズを成形する際、
炭化珪素積層体１２から不純物が放出されやすく、この
放出された不純物がガラスレンズに付着し、高い形状精
度及び良好な面粗度のガラスレンズを成形することがで
きなくなることがある。

【００２８】このような炭化珪素積層体１２の上面の中
央付近には凹形状の成形部１３が形成されている。

【００２９】成形部１３は、プレス成形によりガラスレ
ンズを成形する際、ガラスレンズ材料と直接接触する部
分であり、成形部１３の面形状が、そのままガラスレン
ズの面形状となるものである。従って、成形部１３の大
きさ、面形状及び中心肉厚等は、目的とするガラスレン
ズの大きさや面形状等に合わせて適宜決定される。な
お、上記中心肉厚とは、炭化珪素積層体１２の上面と成
形部１３を平面視した際の中心点との距離のことをい
う。

【００３０】本発明のガラスレンズ成形用型は、非球面
ガラスレンズは勿論、球面ガラスレンズを成形する際に
も好適に使用することができる成形用型である。従っ
て、本発明のガラスレンズ成形用型を用いてガラスレン
ズを成形する際には、従来の技術において説明したプレ
ス装置５０と同様のプレス装置を用いることができる。
即ち、本発明のガラスレンズ成形用型を用いて両面の形
状がそれぞれ異なるガラスレンズを成形する際には、そ
れぞれ面形状の異なる成形部を有するガラスレンズ成形
用型を２個使用することとなる。また、目的とするガラ
スレンズの面形状が、その両面で全く同一である場合に
は、成形部の形状が同一である本発明のガラスレンズ成
形用型を２個使用することとなる。

【００３１】本発明のガラスレンズ成形用型を用いてガ
ラスレンズを成形する方法は、上述した従来の技術で説
明した方法と同様の方法を挙げることができる。従っ
て、ここでは、その説明を省略することとする。

【００３２】以上、説明した通り、本発明のガラスレン
ズ成形用型は、炭化珪素基材の上部に、ＣＶＤ法により
炭化珪素積層体が積層形成されたものである。従って、
炭化珪素基材と炭化珪素積層体とは、共に炭化珪素から
なるものであり、その接着強度は極めて良好なものとな
り、ガラスレンズ成形用型を長期間に渡って繰り返し使
用しても、熱膨張係数の差に起因する剥離や歪み等が発
生することがなく耐久性に優れたものとなる。また、本
発明のガラスレンズ成形用型は、ガラスレンズ材料と直
接接触する成形部が、緻密な炭化珪素粒子からなる炭化
珪素積層体に形成されており、ガラスレンズと上記成形
部とが融着することがなく、離型性に優れるとともに、
上記成形部から炭化珪素粒子の脱落や不純物の放出が発
生しにくいため、製造するガラスレンズに脱落した炭化
珪素粒子や不純物が付着することがない。従って、本発
明のガラスレンズ成形用型を用いると、高い形状精度及
び良好な面粗度を有するガラスレンズを長期間に渡って
繰り返し成形することができる。

【００３３】次に、本発明のガラスレンズ成形用型の製
造方法を説明する。本発明のガラスレンズ成形用型の製
造方法は、ガラスレンズをプレス成形により成形する際
に使用するガラスレンズ成形用型の製造方法であって、
炭化珪素基材の表面に、ＣＶＤ法により炭化珪素積層体
を積層形成した後、上記炭化珪素積層体の表面に研削加
工を施し、ガラスレンズ材料と接触する成形部を形成す
ることを特徴とする。

【００３４】本発明のガラスレンズ成形用型の製造方法
（以下、本発明の製造方法ともいう）においては、ま
ず、炭化珪素基材を製造する。上記炭化珪素基材は、本
発明のガラスレンズ成形用型において説明した通り、緻
密体であってもよく、多孔質体であってもよい。

【００３５】まず、上記炭化珪素基材が緻密体からなる
場合について説明する。炭化珪素基材が緻密体である場
合、初めに、少なくとも炭化珪素粉末とバインダーと分
散媒液等とを含む混合組成物を調製する。次に、この混
合組成物をスプレードライ法等により顆粒とした後、目
的とする形状の金型に入れ、所定の圧をかけることで成
形体（生成形体）を形成する。そして、上記成形体に脱
脂処理、焼成処理を施すことで緻密体からなる炭化珪素
基材を製造することができる。

【００３６】上記炭化珪素粉末の粒径は１０〜１００μ
ｍであることが好ましい。このような粒径の炭化珪素粒
子を用いることで緻密な炭化珪素基材を得ることがでる
からである。また、上記炭化珪素粉末は、α型炭化珪素
粉末、β型炭化珪素粉末のどちらであってもよい。

【００３７】また、上記炭化珪素粉末の不純物の含有量
は２０ｐｐｍ以下であることが望ましい。このような高
純度の炭化珪素粉末を用いて作製した成形体は、従来か
ら作製されていた成形体よりも不純物含有量が少なくな
る。さらに、このような成形体を、一般的な炭化珪素の
焼成温度よりも低い温度で焼成することで、得られる炭
化珪素基材中の不純物含有量は格段に少なくなる。この
ように炭化珪素基材中の不純物含有量が格段に少ない
と、該炭化珪素基材上に積層形成する炭化珪素積層体中
に上記不純物が拡散し、炭化珪素積層体中の不純物含有
量が増加する等の問題が発生しにくくなる。なお、この
ような高純度の炭化珪素粉末は、例えば、酸の水溶液又
はガスにより炭化珪素粉末を純化することで得ることが
できる。

【００３８】上記バインダーとしては特に限定されず、
例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、オリゴエステ
ルアクリレート、キシレン樹脂、グアナミン樹脂、ジア
リルフタレート樹脂、ＤＦＫ樹脂、フラン樹脂、アミノ
樹脂等の熱硬化性樹脂、その他、アクリル樹脂、ポリビ
ニルアルコール、メチルセルロース、カルボキシメチル
セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレ
ングリコール等を挙げることができる。これらの中で
は、熱硬化性樹脂が望ましく、特にフェノール樹脂であ
ることが望ましい。製造する炭化珪素基材の曲げ強度が
優れたものとなるからである。

【００３９】上記バインダーの配合量は、炭化珪素粉末
１００重量部に対して、１〜１０重量部であることが好
ましい。１重量部未満であると、後に形成する成形体の
曲げ強度が不充分となり、割れや変形等が発生しやす
く、取り扱い性に劣る。一方、１０重量部を超えると、
脱脂等によってバインダー等を除去する際にクラックが
生じやすくなり、歩留りが悪化する。

【００４０】上記分散媒液としては、例えば、ベンゼ
ン、シクロヘキサン等の有機溶媒、メタノール等のアル
コール、水等を挙げることができる。このようなバイン
ダー及び分散媒液等の有機成分は、例えば、粉末と混合
した際、その粘度が一定の範囲内となるように適量配合
される。

【００４１】また、上記混合組成物には分散剤が含まれ
ていてもよい。上記分散剤としては特に限定されず、例
えば、ニトリロトリエタノール、トリメチルホスフェー
ト、トリエチルホスフェート、トリブチルホスフェー
ト、トリス（２−クロロエチル）ホスフェート、トリフ
ェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、クレ
ジル・ジフェニルホスフェート等のリン酸エステル系化
合物等を挙げることができる。また、この分散剤は、炭
化珪素粉末１００重量部に対して０．１〜５重量部添加
されることが望ましい。

【００４２】上記顆粒は、その水分率が０．１〜２．０
重量％であることが望ましく、また、上記顆粒に加熱処
理を施すことが望ましい。製造する炭化珪素基材の曲げ
強度が優れたものとなるからである。このときの加熱条
件としては、加熱温度が５０〜１００℃、加熱時間が３
〜９時間であることが望ましい。

【００４３】上記顆粒にラバープレス成形、射出成形、
押出成形、鋳込み成形等を施すことにより、図１に示し
た炭化珪素基材と略同形状の成形体（生成形体）を成形
することができる。また、上記成形体を形成する際に
は、冷間静水圧（ＣＩＰ）法を用いてもよく、このとき
の成形圧力は、９６〜１４４ＭＰａであることが望まし
く、１０６〜１３４ＭＰａであることがより望ましい。
成形する成形体の曲げ強度及び密度が高くなるからであ
る。

【００４４】上記脱脂処理は、上記成形体を脱脂炉に搬
入し、酸素含有雰囲気下、４００〜６５０℃に加熱する
ことが望ましい。この脱脂処理により、上記バインダー
等の有機成分が揮散するとともに、分解、消失して略炭
化珪素粒子のみが残留する。

【００４５】上記焼成処理は、上記脱脂した成形体を焼
成炉に搬入し、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下、１５
００〜２０００℃に加熱することが望ましい。焼成温度
が１５００℃未満であると、焼結が充分に進行せず、高
強度の炭化珪素基材を得ることができない。一方、焼成
温度が２０００℃を超えると、炭化珪素の焼結が速く進
行してしまうため不純物の除去が不充分となることがあ
る。

【００４６】次に、上記炭化珪素基材が多孔質体からな
る場合について説明する。炭化珪素基材が多孔質体から
なる場合、初めに、上述した緻密体からなる炭化珪素基
材の場合と同様に炭化珪素粉末とバインダーと分散媒液
等とを含む混合組成物を調製する。次に、この混合組成
物をスプレードライ法等により顆粒とした後、目的とす
る形状の金型に入れ、所定の圧をかけることで成形体
（生成形体）を形成する。そして、上記成形体に脱脂処
理、焼成処理を施すことで多孔質体からなる炭化珪素基
材を製造することができる。

【００４７】上記炭化珪素粉末は、不純物の含有量が２
０ｐｐｍ以下の平均粒径５〜１００μｍのα型炭化珪素
の粗粉末１００重量部に対して、平均粒径０．１〜１．
０μｍのα型炭化珪素の微粉末を１０〜１００重量部を
均一に混合することが望ましい。なお、微粉末としてα
型を選択した理由は、β型に比べて熱伝導率が幾分高く
なる傾向があるからであるが、β型であってもよい。ま
た、上記炭化珪素粉末の不純物含有量が２０ｐｐｍ以下
であることが望ましいのは、上述した緻密体からなる炭
化珪素基材で説明した通りである。

【００４８】上記バインダー及びその配合量としては、
上記緻密体からなる炭化珪素基材において説明したもの
と同様のものを挙げることができる。また、その後に行
う顆粒の形成、脱脂処理、及び、焼成処理の条件も、上
記緻密体からなる炭化珪素基材と同様の条件を挙げるこ
とができる。

【００４９】なお、焼成処理においては、炭化珪素粒子
のネック部の成長を促進させるために、成形体からの炭
化珪素の揮散を抑制することが好ましい。成形体からの
炭化珪素の揮散を抑制する方法としては、外気の侵入を
遮断可能な耐熱性の容器内に成形体を装入することが好
ましい。上記耐熱性の容器の成形材料としては、例え
ば、黒鉛、炭化珪素等を挙げることができる。

【００５０】次に、炭化珪素基材の表面に、ＣＶＤ法に
より炭化珪素積層体を積層形成する。上記ＣＶＤ法とし
ては、減圧ＣＶＤ法であることが望ましい。大量生産に
適していることに加え、炭化珪素基材が単純な形状でな
い場合であっても、確実に炭化珪素積層体を積層形成す
ることができるからである。

【００５１】上記ＣＶＤ法では、珪素含有ガスと炭素含
有ガスとを気相若しくは炭化珪素基材表面で反応させる
か、又は、珪素と炭素とを同時に含有したガスを気相若
しくは炭化珪素基材表面で反応させることで、炭化珪素
基材上に炭化珪素積層体を積層形成する。上記珪素含有
ガスとしては特に限定されず、例えば、ＳｉＣｌ₄ ガ
ス、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂ ガス等を挙げることができ、また、
上記炭素含有ガスとしては特に限定されず、例えば、Ｃ
Ｃｌ₄ ガス、Ｃ₂ Ｈ₂ ガス等を挙げることができる。ま
た、上記珪素と炭素とを同時に含有したガスとしては特
に限定されず、例えば、トリクロロメチルシラン（ＣＨ
₃ ＳｉＣｌ₃ ）等が挙げられる。

【００５２】また、このときの処理温度は１０００〜１
７００℃であることが望ましい。緻密な炭化珪素積層体
をムラなく積層形成することができる範囲だからであ
る。

【００５３】このようにして炭化珪素基材に積層形成し
た炭化珪素積層体において、炭化珪素粒子の平均粒径
は、１〜２０μｍであることが望ましく、不純物の含有
量は、５ｐｐｍ以下であることが望ましい。上記本発明
のガラスレンズ成形用型で説明した通りである。

【００５４】次に、上記炭化珪素積層体の表面に研削加
工を施し、ガラスレンズ材料と接触する成形部を形成す
る。

【００５５】図２は、炭化珪素積層体に研削加工を施す
様子を模式的に示した平面図であり、図３は、図２に示
した研削加工における正面図である。

【００５６】図２及び図３に示した通り、上記研削加工
を施す際には、円板状の砥石２１を使用する。上記砥石
としては、ダイヤモンド砥石であることが望ましい。形
成する成形部の面形状を高精度に研削加工する必要があ
り、容易に磨耗することのない材料である必要があるか
らである。

【００５７】砥石２１は回転しながら、図２に直線と曲
線とからなる矢印で示したような経路を通って炭化珪素
積層体２２を研削する。また、このような研削と同時
に、炭化珪素積層体２２も図中矢印で示した方向に回転
することで、図１に示したような凹形状の成形部を研
削、形成することができる。ここで、砥石２１が移動す
る経路は目的とする成形部の面形状に合わせて適宜設定
する。

【００５８】そして、このようにして形成した成形部に
ポリッシングやエッチング処理等を施して、成形部の面
形状の形状精度が０．１μｍ以下、面粗度が０．０１μ
ｍ以下の鏡面性状となるように加工する。上記形状精度
及び面粗度が上記範囲を外れると、成形するガラスレン
ズの形状精度及び面粗度が不良となることがある。

【００５９】以上、説明した通り、本発明のガラスレン
ズ成形用型の製造方法は、炭化珪素基材の表面に、ＣＶ
Ｄ法により炭化珪素積層体を積層形成した後、上記炭化
珪素積層体の表面に研削加工を施し、ガラスレンズ材料
と接触する成形部を形成するものである。従って、炭化
珪素基材と炭化珪素積層体とは、共に炭化珪素からなる
ため、その接着強度は極めて良好なものとなり、上記ガ
ラスレンズ成形用型を長期間に渡って繰り返し使用して
も、熱膨張係数の差に起因する剥離や歪み等が発生する
ことのない耐久性に優れたガラスレンズ成形用型を製造
することができる。また、本発明のガラスレンズ成形用
型の製造方法では、ガラスレンズ材料と直接接触する成
形部を緻密な炭化珪素粒子からなる炭化珪素積層体に形
成するため、ガラスレンズと上記成形部とが融着するこ
とがなく、離型性に優れるとともに、上記成形部から炭
化珪素粒子の脱落や不純物の放出が発生しにくく、高い
形状精度及び良好な面粗度を有するガラスレンズを長期
間に渡って繰り返し成形することができるガラスレンズ
成形用型を好適に製造することができる。

【００６０】

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。

【００６１】実施例１不純物の含有量が１０ｐｐｍ以下の平均粒径５０μｍの
炭化珪素粉末１００重量部に対して、フェノール樹脂７
重量部、アクリル系樹脂（中央理化工業社製リカボン
ド）１重量部、水５０重量部を配合した後、ボールミル
中にて５時間混合することにより、均一な混合組成物を
得た。この混合組成物を所定時間乾燥して水分をある程
度除去した後、その乾燥混合組成物を適量採取し、スプ
レードライ法等を用いて顆粒化した。このとき、顆粒の
水分率を約０．８重量％になるように調製した。

【００６２】次に、乾燥機を用いて、加熱温度８０℃、
加熱時間５時間の条件で、上記顆粒を加熱処理した。そ
して、上記混合組成物の顆粒を、金型に入れた後、神戸
製鋼社製の冷間静水圧（ＣＩＰ）を利用する成形機を用
いて、９６ＭＰａの圧力で、３０秒間保持して円柱状の
炭化珪素成形体を形成した。

【００６３】次に、上記炭化珪素成形体を脱脂炉に搬入
し、５％の酸素濃度を有する空気と窒素との混合ガス雰
囲気下、６００℃で２時間加熱することにより炭化珪素
成形体の脱脂を行った。

【００６４】次に、脱脂された炭化珪素成形体を、黒鉛
製ルツボに装入し、タンマン型焼成炉を使用して、１気
圧のアルゴン雰囲気中、１８００℃で４時間保持するこ
とで、上記脱脂された炭化珪素成形体の焼成を行うこと
で、直径２２ｍｍ、厚さ９ｍｍの緻密体からなる炭化珪
素基材を製造した。この炭化珪素基材の不純物含有量は
５ｐｐｍであった。

【００６５】次いで、上記炭化珪素基材をＣＶＤ用の真
空炉にセットし、炉内を減圧状態にしてから、ＳｉＣｌ
₄ ガス及びＣＣｌ₄ ガスを流通させ、高純度で緻密な炭
化珪素積層体（厚さ４ｍｍ、不純物含有量１ｐｐｍ以
下）を形成した。

【００６６】そして、円板状のダイヤモンド砥石を用い
て、上記炭化珪素積層体表面の中央部に直径１２ｍｍ、
中心肉厚１ｍｍの成形部を形成した。最後に上記成形部
の形状精度が０．１μｍ以下、面粗度Ｒａが０．０２μ
ｍ以下の鏡面性状となるようにエッチング処理を施し、
ガラスレンズ成形用型を製造した（図１参照）。

【００６７】実施例２不純物の含有量が１０ｐｐｍ以下の平均粒径３０μｍの
α型炭化珪素粉末（＃４００）１００重量部、平均粒径
０．３μｍのα型炭化珪素粉末（ＧＭＦ−１５Ｈ２）３
０重量部を配合し、均一に混合した。次に、この混合物
１００重量部に対して、ポリビニルアルコール５重量
部、フェノールレジン３重量部、水５０重量部を配合し
た後、ボールミル中にて５時間混合することにより、均
一な混合物を得た。この混合物を所定時間乾燥して水分
をある程度除去した後、その乾燥混合物を適量採取し、
スプレードライ法等を用いて顆粒化した。このとき、顆
粒の水分率を約０．８重量％になるように調整した。

【００６８】次いで、上記混合物の顆粒を、金属製押し
型を用いて、１２７ＭＰａのプレス圧力で成形した。得
られた円柱状の生成形体の密度は、２．６ｇ／ｃｍ³ で
あった。

【００６９】続いて、５％の酸素濃度を有する空気と窒
素との混合ガス雰囲気下、６００℃で２時間保持するこ
とで上記生成形体の脱脂を行った。

【００７０】その後、黒鉛製ルツボに上記脱脂工程を経
た生成形体を装入し、タンマン型焼成炉を使用して、１
気圧のアルゴン雰囲気中、１８００℃で４時間保持する
ことで上記生成形体の焼成を行い、その後、研削加工を
施すことにより、直径が２２ｍｍ、厚さが９ｍｍの多孔
質体からなる炭化珪素基材を得た。この炭化珪素基材の
不純物の含有量は５ｐｐｍ以下であり、その気孔率は２
０％であった。

【００７１】このようにして得られた炭化珪素基材の表
面に、実施例１と略同様にしてＣＶＤ法により厚さ４ｍ
ｍの炭化珪素積層体を形成した。なお、炭化珪素基材の
表面から１００μｍの位置にまで、上記炭化珪素積層体
が含浸されていた。その後、実施例１と同様に研削加工
を施して炭化珪素積層体に成形部を形成し、該成形部に
エッチング処理を施すことで、形状精度が０．１μｍ以
下、面粗度Ｒａが０．０２μｍ以下の鏡面性状のガラス
レンズ成形用型を製造した。

【００７２】比較例１緻密質黒鉛からなる基材に、直径１２ｍｍ、中心肉厚１
ｍｍの凹面形状の成形部を研削加工により形成した。こ
の成形部を研磨紙で研磨した後、無水塩化コバルトを付
着させ、炭化珪素被膜を形成し、該炭化珪素被膜の上に
ＣＶＤ法により炭化珪素膜を形成した。上記炭化珪素被
膜の膜厚は１２０μｍであり、上記炭化珪素膜の膜厚は
３０μｍであった。そして、成形部の表面にエッチング
処理を施して、面粗度Ｒａが０．０２μｍ以下の鏡面性
状のガラスレンズ成形用型を製造した。

【００７３】実施例１、２及び比較例１に係るガラスレ
ンズ成形用型を、図５に示したようなプレス装置に設置
し、ガラス素材にプレス加工を施してガラスレンズを成
形するプレス加工を１００００回繰り返し、ガラスレン
ズ成形用型に剥離等が発生しているか否かを確認し、成
形したガラスレンズの形状精度及び面粗度を測定した。

【００７４】その結果、実施例１及び２に係るガラスレ
ンズ成形用型には、炭化珪素基材と炭化珪素積層体との
間に剥離は全く観察されず、成形したガラスレンズの形
状精度は０．１μｍ以下であり、面粗度は０．０１μｍ
以下であった。

【００７５】一方、比較例１に係るガラスレンズ成形用
型には、プレス成形を１０００回繰り返した時点から、
黒鉛基板と炭化珪素膜との間に隙間が観察され、剥離が
発生していた。また、成形したガラスレンズの形状精度
は、上記剥離が観察された時点から、０．１μｍを超え
る大きなものとなり、面粗度も０．０１μｍを超える大
きなものとなった。

【００７６】

【発明の効果】本発明のガラスレンズ成形用型は、上記
のように構成されているので、高い形状精度及び良好な
面粗度のガラスレンズを長期間に渡って繰り返し成形す
ることができる耐久性に優れたものとなる。

【００７７】また、本発明のガラスレンズ成形用型の製
造方法は、上述した通りであるので、高い形状精度及び
良好な面粗度のガラスレンズを長期間に渡って繰り返し
成形することができる耐久性に優れたガラスレンズ成形
用型を良好に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガラスレンズ成形用型の一例を模式的
に示した斜視図である。

【図２】本発明のガラスレンズ成形用型の製造工程の一
部を模式的に示した説明図である。

【図３】本発明のガラスレンズ成形用型の製造工程の一
部を模式的に示した説明図である。

【図４】従来のガラスレンズ成形用型の一例を模式的に
示した斜視図である。

【図５】ガラスレンズを成形する際に使用するプレス装
置の一例を模式的に示した断面図である。

【図６】図５に示したプレス装置を用いてガラスレンズ
を成形する様子を模式的に示した部分拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１０、４０ガラスレンズ成形用型１１炭化珪素基材１２炭化珪素積層体１３、４３成形部５０プレス装置５１上プレスヘッド５２下プレスヘッド５３胴型

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラスレンズをプレス成形により成形す
る際に使用するガラスレンズ成形用型であって、前記ガ
ラスレンズ成形用型は、炭化珪素基材と、前記炭化珪素
基材上にＣＶＤ法により積層形成された炭化珪素積層体
とから構成され、前記炭化珪素積層体に、ガラスレンズ
材料と接触する成形部が形成されていることを特徴とす
るガラスレンズ成形用型。
【請求項２】ガラスレンズをプレス成形により成形す
る際に使用するガラスレンズ成形用型の製造方法であっ
て、炭化珪素基材の表面に、ＣＶＤ法により炭化珪素積
層体を積層形成した後、前記炭化珪素積層体の表面に研
削加工を施し、ガラスレンズ材料と接触する成形部を形
成することを特徴とするガラスレンズ成形用型の製造方
法。