JP2571290B2 - 光学素子成形用型 - Google Patents
光学素子成形用型Info
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
- C03B11/06—Construction of plunger or mould
- C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
- C03B11/084—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor
- C03B11/086—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses material composition or material properties of press dies therefor of coated dies
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B2215/00—Press-moulding glass
- C03B2215/02—Press-mould materials
- C03B2215/08—Coated press-mould dies
- C03B2215/14—Die top coat materials, e.g. materials for the glass-contacting layers
- C03B2215/22—Non-oxide ceramics
-
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- C03B2215/26—Mixtures of materials covered by more than one of the groups C03B2215/16 - C03B2215/24, e.g. C-SiC, Cr-Cr2O3, SIALON
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- C03B2215/08—Coated press-mould dies
- C03B2215/30—Intermediate layers, e.g. graded zone of base/top material
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はガラスよりなる光学素子のプレス成形に用い
る光学素子成形用型に関し、特に、容易に高精度を実現
でき且つ耐久性良好な光学素子成形用型に関する。この
様な光学素子成形用型は例えば直接光学面を形成する高
精度成形のための型として好適に利用される。
る光学素子成形用型に関し、特に、容易に高精度を実現
でき且つ耐久性良好な光学素子成形用型に関する。この
様な光学素子成形用型は例えば直接光学面を形成する高
精度成形のための型として好適に利用される。
［従来の技術］ 一般に、レンズ、プリズム、ミラー及びフィルタ等の
光学素子は、ガラス等の素材を研削して外形を所望の形
状とした後に、機能面即ち光が透過及びまたは反射する
面を研磨して光学面とすることにより製造されている。
光学素子は、ガラス等の素材を研削して外形を所望の形
状とした後に、機能面即ち光が透過及びまたは反射する
面を研磨して光学面とすることにより製造されている。
以上の様な光学素子の製造においては、研削及び研磨
により所望の表面精度を得るためには、熟練した作業者
が相当の時間加工を行なうことが必要であった。また、
機能面が非球面である光学素子を製造する場合には、一
層高度な研削及び研磨の技術が要求され且つ加工時間も
長くならざるを得なかった。
により所望の表面精度を得るためには、熟練した作業者
が相当の時間加工を行なうことが必要であった。また、
機能面が非球面である光学素子を製造する場合には、一
層高度な研削及び研磨の技術が要求され且つ加工時間も
長くならざるを得なかった。
そこで最近では、上記の様な伝統的な光学素子製造方
法に代って所定の表面精度を有する成形用金型内に光学
素子材料を収容して加熱しながら加圧することによりプ
レス成形にて直ちに機能面を含む全体的形状を形成する
方法が行なわれる様になってきている。これによれば、
機能面が非球面である場合でさえも比較的簡単かつ短時
間で光学素子の連続製造に適する。
法に代って所定の表面精度を有する成形用金型内に光学
素子材料を収容して加熱しながら加圧することによりプ
レス成形にて直ちに機能面を含む全体的形状を形成する
方法が行なわれる様になってきている。これによれば、
機能面が非球面である場合でさえも比較的簡単かつ短時
間で光学素子の連続製造に適する。
以上の様なプレス成形において使用される型に要求さ
れる性質としては、十分な硬度、良好な耐熱性、耐酸化
性、良好な鏡面加工性及び成形時において光学素子材料
と融着を起さず、反応析出物を生じにくいこと等があげ
られる。
れる性質としては、十分な硬度、良好な耐熱性、耐酸化
性、良好な鏡面加工性及び成形時において光学素子材料
と融着を起さず、反応析出物を生じにくいこと等があげ
られる。
そこで、従来、この様なプレス成形用型としては、金
属セラミックス、及びこれらの適宜の材料をコーティン
グした材料等数多くの種類が提案されている。
属セラミックス、及びこれらの適宜の材料をコーティン
グした材料等数多くの種類が提案されている。
たとえば、特開昭49−51112号公報には13Crマルテン
サイト鋼を用いた型が開示されており、特開昭52−4561
3号公報には炭化ケイ素（SiC）を用いた型及び窒化ケイ
素（Si3N4）を用いた型が開示されており、特開昭60−2
46230号公報には超硬合金に貴金属をコーティングした
型が開示されている。
サイト鋼を用いた型が開示されており、特開昭52−4561
3号公報には炭化ケイ素（SiC）を用いた型及び窒化ケイ
素（Si3N4）を用いた型が開示されており、特開昭60−2
46230号公報には超硬合金に貴金属をコーティングした
型が開示されている。
［発明が解決しようとしている課題］ しかしながら、上記13Crマルテンサイト鋼は酸化しや
すく更に高温のプレス成形時においてFeがガラス材料中
に拡散してガラスが着色する難点がある。また、上記Si
CやSi3N4は一般的には酸化されにくいのであるが、高温
ではある程度の酸化が生じ型表面にSiO2の膜が形成され
るためガラスとの融着を生じやすく更に硬度が高すぎる
ため加工性が極めて悪いという難点がある。
すく更に高温のプレス成形時においてFeがガラス材料中
に拡散してガラスが着色する難点がある。また、上記Si
CやSi3N4は一般的には酸化されにくいのであるが、高温
ではある程度の酸化が生じ型表面にSiO2の膜が形成され
るためガラスとの融着を生じやすく更に硬度が高すぎる
ため加工性が極めて悪いという難点がある。
更に、表面に貴金属をコーティングした材料は硬度が
低いために傷付きやすく且つ変形しやすいという難点が
ある。
低いために傷付きやすく且つ変形しやすいという難点が
ある。
そこで、本発明は、上記従来技術に鑑み、容易に高精
度で製造でき且つプレス成形に際し精度劣化の少ない長
寿命の光学素子成形用型を提供することを目的とする。
度で製造でき且つプレス成形に際し精度劣化の少ない長
寿命の光学素子成形用型を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明に従って、ガラスよりなる光学素子のプレス成
形に用いる光学素子成形用型において、型母材の少なく
とも成形面に、複炭窒化膜が被覆されていることを特徴
とする光学素子成形用型が提供される。
形に用いる光学素子成形用型において、型母材の少なく
とも成形面に、複炭窒化膜が被覆されていることを特徴
とする光学素子成形用型が提供される。
本発明において「複炭窒化膜」とは、複数の金属が結
晶質および／または非晶質の炭窒化物の状態で混在した
膜であり、これには、例えばTaNCとTiNCからなる膜の他
にTaTiNC,（TaTi）2NC等所謂侵入型炭窒化物の構造が混
在している膜や、金属元素あるいは炭素、窒素が他の元
素と結合しない状態で混在していたり、炭化物、窒化物
が混在している膜なども含まれる。以下、TaNC−TiNC等
はこれらの膜を総称する意味の複炭窒化膜の金属組織を
主に表わすものとする。
晶質および／または非晶質の炭窒化物の状態で混在した
膜であり、これには、例えばTaNCとTiNCからなる膜の他
にTaTiNC,（TaTi）2NC等所謂侵入型炭窒化物の構造が混
在している膜や、金属元素あるいは炭素、窒素が他の元
素と結合しない状態で混在していたり、炭化物、窒化物
が混在している膜なども含まれる。以下、TaNC−TiNC等
はこれらの膜を総称する意味の複炭窒化膜の金属組織を
主に表わすものとする。
複炭窒化膜を構成する金属としては、例えばアルミニ
ウム（Al）、ホウ素（Ｂ）、クロム（Cr）、ハフニウム
（Hf）、モリブデン（Mo）、ニオブ（Nb）、タンタル
（Ta）、チタン（Ti）、バナジウム（Ｖ）、タングステ
ン（Ｗ）、ジルコニウム（Zr）が挙げられる。従って複
炭窒化膜に含有される炭化物の形態としては、通常のAl
NC,BNC,CrNC,HfNC,MoNC,NbNC,TaNC,TiNC,VNC,WNC,ZrNC
等や、これらの所謂侵入型炭化物（TaTiNC,（TaTi）2NC
等）などが挙げられる。
ウム（Al）、ホウ素（Ｂ）、クロム（Cr）、ハフニウム
（Hf）、モリブデン（Mo）、ニオブ（Nb）、タンタル
（Ta）、チタン（Ti）、バナジウム（Ｖ）、タングステ
ン（Ｗ）、ジルコニウム（Zr）が挙げられる。従って複
炭窒化膜に含有される炭化物の形態としては、通常のAl
NC,BNC,CrNC,HfNC,MoNC,NbNC,TaNC,TiNC,VNC,WNC,ZrNC
等や、これらの所謂侵入型炭化物（TaTiNC,（TaTi）2NC
等）などが挙げられる。
複炭窒化膜は、その組成において金属と炭素との原子
比率をかなりの範囲で変化させることができるが、実用
的範囲としては、金属含有率が30〜50atom％程度のもの
が好のましい。
比率をかなりの範囲で変化させることができるが、実用
的範囲としては、金属含有率が30〜50atom％程度のもの
が好のましい。
複炭窒化膜の膜厚は製造条件により適宜設定される
が、使用時に所望の特性が発揮できる様な膜厚（好まし
くは0.1〜10μｍ、より好ましくは１μｍ程度）とすれ
ばよい。
が、使用時に所望の特性が発揮できる様な膜厚（好まし
くは0.1〜10μｍ、より好ましくは１μｍ程度）とすれ
ばよい。
型母材の材料としては、例えば超硬合金や焼結SiCを
用いることができる。これらの材料を切削、研削、研摩
等の加工により所望の外形とし、特に成形面は所望の表
面精度に仕上げて型母材に用いる。
用いることができる。これらの材料を切削、研削、研摩
等の加工により所望の外形とし、特に成形面は所望の表
面精度に仕上げて型母材に用いる。
型母材の表面に複炭窒化膜を被膜するには、例えばス
パッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着
法（PVD法）やプラズマCVD法等の化学蒸着法（CVD法）
を用いる。
パッタリング法、イオンプレーティング法等の物理蒸着
法（PVD法）やプラズマCVD法等の化学蒸着法（CVD法）
を用いる。
複炭窒化膜は、型母材との密着性を向上させる上で、
中間層を介して被覆されることが好ましく、またこの中
間層が複炭窒化膜を構成する金属と同一の金属からなる
ことがより好ましい。
中間層を介して被覆されることが好ましく、またこの中
間層が複炭窒化膜を構成する金属と同一の金属からなる
ことがより好ましい。
このようにして被覆された複炭窒化膜は、特に高温で
の耐酸化性も高くガラスとの融着性が著しく低く離型性
が良好であるので、これまで型との融着のために高精度
成形を工業的に実施することが困難であるとされている
高融点のガラスを用いる成形にも良好に適用でき、更に
は一次成形されたガラスまたは溶融ガラスを型装置内に
収容してプレス成形する光学素子製造に適用して繰返し
使用しても良好な精度の光学素子を得ることができると
いう利点がある。
の耐酸化性も高くガラスとの融着性が著しく低く離型性
が良好であるので、これまで型との融着のために高精度
成形を工業的に実施することが困難であるとされている
高融点のガラスを用いる成形にも良好に適用でき、更に
は一次成形されたガラスまたは溶融ガラスを型装置内に
収容してプレス成形する光学素子製造に適用して繰返し
使用しても良好な精度の光学素子を得ることができると
いう利点がある。
［実施例］ 本発明を図面を参照しながら実施例により説明する。
実施例１ 第１図及び第２図は本発明に係る光学素子成形用型の
１つの実施態様を示すものである。
１つの実施態様を示すものである。
第１図は光学素子のプレス成形前の状態を示し、第２
図は光学素子成形後の状態を示す。第１図中1,2は型母
材、１−a,2−ａは該型母材のガラス素材の接触する成
形面に形成された複炭窒化膜、３はガラス素材であり、
第２図中４は光学素子である。第１図に示すように型の
間に置かれたガラス素材３をプレス成形することによっ
て、第２図に示すようにレンズ等の光学素子４が成形さ
れる。
図は光学素子成形後の状態を示す。第１図中1,2は型母
材、１−a,2−ａは該型母材のガラス素材の接触する成
形面に形成された複炭窒化膜、３はガラス素材であり、
第２図中４は光学素子である。第１図に示すように型の
間に置かれたガラス素材３をプレス成形することによっ
て、第２図に示すようにレンズ等の光学素子４が成形さ
れる。
複炭窒化膜が被覆された型の製造： 型母材は、超硬合金［WC（90％）＋Co（10％）］，焼
結SiCからなり、所定の形状に加工され、レンズ成形面
が鏡面加工されている。該型母材の成形面に複炭窒化膜
を被覆して、以下の通り本発明による型を製造した。ま
た、比較のために上記型母材の成形面に被覆を行なわな
い型及び該成形面にSiC層を形成した型を製造した。製
造した型の一覧表を第１表に示す。尚、表１において、
No.1〜No.30は本発明実施例である。
結SiCからなり、所定の形状に加工され、レンズ成形面
が鏡面加工されている。該型母材の成形面に複炭窒化膜
を被覆して、以下の通り本発明による型を製造した。ま
た、比較のために上記型母材の成形面に被覆を行なわな
い型及び該成形面にSiC層を形成した型を製造した。製
造した型の一覧表を第１表に示す。尚、表１において、
No.1〜No.30は本発明実施例である。
次に、上記No.1及びNo.2については、第３図に示され
る装置を用いて反応性スパッタリング法により型母材の
成形面上に炭化チタンタンタル層（TaNC−TiNC）膜が形
成した。
る装置を用いて反応性スパッタリング法により型母材の
成形面上に炭化チタンタンタル層（TaNC−TiNC）膜が形
成した。
第３図において、20はスパッタリング装置の気密室で
ある。気密室20には排気口21が接続されており、排気口
21は不図示の減圧源に接続されている。気密室20内の上
部には加熱ヒータ22が配置されており、該ヒータにはヒ
ータ電源23が接続されている。ヒータ22の下方に型母材
支持体24が配置されており、該支持体には型母材バイア
ス電源25が接続されている。支持体24には型母材26が成
形面を下向きにして支持される。支持体24の下方に炭化
水素ガス及び窒素ガス導入用パイプ27、グロー放電発生
用コイル28が配置されており、該コイルには整合回路29
を介して高周波電源30が接続されている。気密室20の下
部にはカソード電極31が配置されている。電極31の上部
には面積比約1:1の割合に混合したチタンとタンタルの
混合ターゲット32が設けられており、下部には冷却水用
パイプ33が接続されている。電極31の上方にアルゴンガ
ス導入用パイプ34が配置されており、ターゲット32の上
方の近傍にはシャター35が配置されている。
ある。気密室20には排気口21が接続されており、排気口
21は不図示の減圧源に接続されている。気密室20内の上
部には加熱ヒータ22が配置されており、該ヒータにはヒ
ータ電源23が接続されている。ヒータ22の下方に型母材
支持体24が配置されており、該支持体には型母材バイア
ス電源25が接続されている。支持体24には型母材26が成
形面を下向きにして支持される。支持体24の下方に炭化
水素ガス及び窒素ガス導入用パイプ27、グロー放電発生
用コイル28が配置されており、該コイルには整合回路29
を介して高周波電源30が接続されている。気密室20の下
部にはカソード電極31が配置されている。電極31の上部
には面積比約1:1の割合に混合したチタンとタンタルの
混合ターゲット32が設けられており、下部には冷却水用
パイプ33が接続されている。電極31の上方にアルゴンガ
ス導入用パイプ34が配置されており、ターゲット32の上
方の近傍にはシャター35が配置されている。
炭窒化チタンタンタル（TaNC−TiNC）膜の形成時に
は、上前の様にして得られた型母材26をアセトンで洗浄
し、支持体24により支持した後、気密室20内を１×10-5
Torrまで減圧した。次に、パイプ34からアルゴンガス
（３×10-3Torr）を導入し、コイル28に高周波電界（1
3.56MHz、0.2kW・hr）を印加しアルゴンのグロー放電を
発生させ、バイアス電源25により型母材26に負バイアス
（−50V）を印加してアルゴンイオンによるスパッタク
リーニングを行う。その後、パイプ34からアルゴンガス
を導入しながらカソード電極31に高周波電界（13.56MH
z、0.5kW・hr）を印加しチタン・タンタル混合物ターゲ
ット32の近傍にアルゴンのグロー放電を発生させ、チタ
ン・タンタル混合物ターゲットにアルゴンイオンの衝撃
を与えてスパッタリングを行う。シャッター35を開い
て、同時にパイプ27により炭化水素ガス（メタン及びア
セチレン）及び窒素ガスを１×10-3Torr導入し型母材26
の近傍に吹き付け、コイル28に高周波電界（13.56MHz、
0.5kW・hr）を印加して炭素プラズマを形成させ、バイ
アス電極25により型母材26に負バイアス（−50V）を印
加して炭素及び窒素イオンを型母材26に引込みながらチ
タン・タンタル混合物の反応性スパッタリングを行って
型母材26の表面に炭化チタンタンタル層を形成した。こ
のとき型母材の温度は300℃であった。得られた炭窒化
チタンタンタル層の厚さは１μｍであった。前記実施例
において、カソード電極に高周波電界の代りにDC電圧を
印加しても同様な炭窒化チタンタンタル層が得られた。
は、上前の様にして得られた型母材26をアセトンで洗浄
し、支持体24により支持した後、気密室20内を１×10-5
Torrまで減圧した。次に、パイプ34からアルゴンガス
（３×10-3Torr）を導入し、コイル28に高周波電界（1
3.56MHz、0.2kW・hr）を印加しアルゴンのグロー放電を
発生させ、バイアス電源25により型母材26に負バイアス
（−50V）を印加してアルゴンイオンによるスパッタク
リーニングを行う。その後、パイプ34からアルゴンガス
を導入しながらカソード電極31に高周波電界（13.56MH
z、0.5kW・hr）を印加しチタン・タンタル混合物ターゲ
ット32の近傍にアルゴンのグロー放電を発生させ、チタ
ン・タンタル混合物ターゲットにアルゴンイオンの衝撃
を与えてスパッタリングを行う。シャッター35を開い
て、同時にパイプ27により炭化水素ガス（メタン及びア
セチレン）及び窒素ガスを１×10-3Torr導入し型母材26
の近傍に吹き付け、コイル28に高周波電界（13.56MHz、
0.5kW・hr）を印加して炭素プラズマを形成させ、バイ
アス電極25により型母材26に負バイアス（−50V）を印
加して炭素及び窒素イオンを型母材26に引込みながらチ
タン・タンタル混合物の反応性スパッタリングを行って
型母材26の表面に炭化チタンタンタル層を形成した。こ
のとき型母材の温度は300℃であった。得られた炭窒化
チタンタンタル層の厚さは１μｍであった。前記実施例
において、カソード電極に高周波電界の代りにDC電圧を
印加しても同様な炭窒化チタンタンタル層が得られた。
以下同様にしてNo.3〜No.30の複炭窒化膜を形成し
た。
た。
また比較例については、第３図に示される装置を用い
て同様にして型母材の成形面上に炭化ケイ素層を形成し
た。この際に、チタン・アルミ混合物ターゲットの代り
にケイ素ターゲットを用いた。炭化ケイ素層の厚さは１
μｍであった。
て同様にして型母材の成形面上に炭化ケイ素層を形成し
た。この際に、チタン・アルミ混合物ターゲットの代り
にケイ素ターゲットを用いた。炭化ケイ素層の厚さは１
μｍであった。
複炭窒化膜被覆型によるレンズのプレス成形： このよにして得られた型を用いて第４図に示す成形装
置によりレンズの成形試験を行なった。
置によりレンズの成形試験を行なった。
第４図中、51は真空槽本体、52はそのフタ、53は光学
素子を成形する為の上型、54はその下型、55は上型をお
さえるための上型おさえ、56は胴型、57は型ホルダー、
58はヒーター、59は下型をつき上げるつき上げ棒、60は
該つ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はリークパイプ、68はバルブ、69は温度セ
ンサー、70は水冷パイプ、71は真空槽を支持する台を示
す。
素子を成形する為の上型、54はその下型、55は上型をお
さえるための上型おさえ、56は胴型、57は型ホルダー、
58はヒーター、59は下型をつき上げるつき上げ棒、60は
該つ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はリークパイプ、68はバルブ、69は温度セ
ンサー、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。
まず、フリント系光学硝子（SF14）を所定の量に調整
し、球状にした硝子素材を型のキャビティー内に置き、
これを装置内に設置する。
し、球状にした硝子素材を型のキャビティー内に置き、
これを装置内に設置する。
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に電流を通す。この時窒素ガス用バルブ66及び68は
閉じ、排気系バルブ62,63,64も閉じている。尚油回転ポ
ンプ61は常に回転している。
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に電流を通す。この時窒素ガス用バルブ66及び68は
閉じ、排気系バルブ62,63,64も閉じている。尚油回転ポ
ンプ61は常に回転している。
バルブ62を開け排気をはじめ10-2Torr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。所定温度になったらエアシリン
ダ60を作動させて80kg/cm2の圧力で５分間加圧する。圧
力を除去した後、冷却速度を−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を開け上型おさえをはずして成形物を取り出
す。
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。所定温度になったらエアシリン
ダ60を作動させて80kg/cm2の圧力で５分間加圧する。圧
力を除去した後、冷却速度を−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を開け上型おさえをはずして成形物を取り出
す。
上記のようにして、フリント系光学硝子SF14（軟化点
Sp＝586℃、転位点Tg＝485℃）を使用して、第２図に示
すレンズ４を成形した。この時の成形条件すなわち時間
−温度関係図を第５図に示す。
Sp＝586℃、転位点Tg＝485℃）を使用して、第２図に示
すレンズ４を成形した。この時の成形条件すなわち時間
−温度関係図を第５図に示す。
以上の様なプレス成形（ｎ＝5000）の前後における型
部材53（上型）,54（下型）の成形面の表面粗さ及び成
型された光学素子の光学面の表面粗さ、ならびに成形光
学素子と型部材53,54との離型性について表１に示す。
部材53（上型）,54（下型）の成形面の表面粗さ及び成
型された光学素子の光学面の表面粗さ、ならびに成形光
学素子と型部材53,54との離型性について表１に示す。
以上の様に、本発明実施例においては、繰返しプレス
成形に使用しても良好な表面精度を十分に維持でき、良
好な表面精度の光学素子が成形できた。
成形に使用しても良好な表面精度を十分に維持でき、良
好な表面精度の光学素子が成形できた。
上記実施例では成形される光学ガラスとしてフリント
系のものが用いられているが、その他のクラウン系等の
ガラスについても同様に良好な精度での成形が可能であ
る。
系のものが用いられているが、その他のクラウン系等の
ガラスについても同様に良好な精度での成形が可能であ
る。
上記実施例では型母材として超硬及び焼結SiCを用い
ているが、型母材はこの２つに限定されることなく高温
高強度な材料であればよい。
ているが、型母材はこの２つに限定されることなく高温
高強度な材料であればよい。
上記実施例では、PVD法やCDV法で型母材上に形成され
た複炭窒化膜をそのまま用いているが、該方法により複
炭窒化膜を比較的厚く形成しておき、その後表面を鏡面
研摩して用いることもできる。また、多数回のプレスに
より表面に欠陥が生じた場合にも、この様な研摩により
良好な表面を再生することができる。
た複炭窒化膜をそのまま用いているが、該方法により複
炭窒化膜を比較的厚く形成しておき、その後表面を鏡面
研摩して用いることもできる。また、多数回のプレスに
より表面に欠陥が生じた場合にも、この様な研摩により
良好な表面を再生することができる。
また複炭窒化膜を構成する金属のatom比率は、この実
施例の比率に限定されることなくターゲットの金属の混
合比率を変えることによって適宜比率を変えることがで
きる。
施例の比率に限定されることなくターゲットの金属の混
合比率を変えることによって適宜比率を変えることがで
きる。
実施例２ 中間層を介して複炭窒化膜が被覆された型の製造： 上記No.27及びNo.28について、第３図に示した装置を
用いて反応性スパッタリング法により型母材の成形面上
に、中間層（TaTiHf）を介して、炭窒化タンタルチタン
ハフニウム（25TaNC−25TiNC−50HfNC）層を被覆した。
用いて反応性スパッタリング法により型母材の成形面上
に、中間層（TaTiHf）を介して、炭窒化タンタルチタン
ハフニウム（25TaNC−25TiNC−50HfNC）層を被覆した。
但し、第３図において、ターゲット32として面積比タ
ンタル：チタン：ハフニウム＝1:2:2の割合に混合した
タンタルチタンハフニウムターゲットを用いた。
ンタル：チタン：ハフニウム＝1:2:2の割合に混合した
タンタルチタンハフニウムターゲットを用いた。
上記の様にして得られた型母材26をアセトンで洗浄
し、支持体24により支持した後気密室20内を１×10-5To
rrまで減圧した。次に、パイプ34からアルゴンガス（３
×10-3Torr）を導入し、コイル28に高周波電界（13.56M
Hz、0.5kW・hr）を印加しアルゴンのグロー放電を発生
させ、バイアス電源25により型母材26に負バイアス（−
50V）を印加してアルゴンイオンによるスパッタクリー
ニングを行う。その後、パイプ34からアルゴンガスを導
入しながらカソード電極31に高周波電界（13.56MHz、0.
5kW・hr）を印加しタンタルチタンハフニウムターゲッ
ト32の近傍にアルゴンのグロー放電を発生させ、ターゲ
ット32にアルゴンイオンの衝撃を与えてスパッタリング
を行う。まず、シャッター35を開けて中間層を0.2μｍ
の厚さで形成した。次に、パイプ27により炭化水素ガス
（メタン及びアセチレン）及び窒素ガスを１×10-3Torr
導入し型母材26の近傍に吹き付け、コイル28に高周波電
界（13.56MHz、0.5kW・hr）を印加して炭素及び窒素プ
ラズマを形成させ、バイアス電極25により型母材26に負
バイアス（−50V）を印加して炭素イオンを型母材26に
引込みながらタンタルチタンハフニウムの反応性スパッ
タリングを行って型母材26の表面に炭窒化タンタルチタ
ンハフニウム層を形成した。このとき型母材の温度は30
0℃であった。得られた炭窒化タンタルチタンハフニウ
ム層中の金属含有率は50atom％であった。また、該複炭
窒化膜の膜厚は１μｍであった。前記実施例において、
カソード電極に高周波電界の代りにDC電圧を印加しても
同様な炭窒化タンタルチタンハフニウム層が得られた。
し、支持体24により支持した後気密室20内を１×10-5To
rrまで減圧した。次に、パイプ34からアルゴンガス（３
×10-3Torr）を導入し、コイル28に高周波電界（13.56M
Hz、0.5kW・hr）を印加しアルゴンのグロー放電を発生
させ、バイアス電源25により型母材26に負バイアス（−
50V）を印加してアルゴンイオンによるスパッタクリー
ニングを行う。その後、パイプ34からアルゴンガスを導
入しながらカソード電極31に高周波電界（13.56MHz、0.
5kW・hr）を印加しタンタルチタンハフニウムターゲッ
ト32の近傍にアルゴンのグロー放電を発生させ、ターゲ
ット32にアルゴンイオンの衝撃を与えてスパッタリング
を行う。まず、シャッター35を開けて中間層を0.2μｍ
の厚さで形成した。次に、パイプ27により炭化水素ガス
（メタン及びアセチレン）及び窒素ガスを１×10-3Torr
導入し型母材26の近傍に吹き付け、コイル28に高周波電
界（13.56MHz、0.5kW・hr）を印加して炭素及び窒素プ
ラズマを形成させ、バイアス電極25により型母材26に負
バイアス（−50V）を印加して炭素イオンを型母材26に
引込みながらタンタルチタンハフニウムの反応性スパッ
タリングを行って型母材26の表面に炭窒化タンタルチタ
ンハフニウム層を形成した。このとき型母材の温度は30
0℃であった。得られた炭窒化タンタルチタンハフニウ
ム層中の金属含有率は50atom％であった。また、該複炭
窒化膜の膜厚は１μｍであった。前記実施例において、
カソード電極に高周波電界の代りにDC電圧を印加しても
同様な炭窒化タンタルチタンハフニウム層が得られた。
これらの型を実施例１と同様にして繰返しプレス成形
に使用すると、実施例１と同様に良好な表面精度を十分
に維持でき、良好な表面精度の光学素子が成形できた。
に使用すると、実施例１と同様に良好な表面精度を十分
に維持でき、良好な表面精度の光学素子が成形できた。
［発明の効果］ 以上の様な本発明によれば、成形面が複炭窒化膜で被
覆されているので、繰返しプレス成形に際し精度劣化が
少なく、更に特に高温での使用においてもガラスとの融
着を生ずることのない長寿命の光学素子成形用型が提供
される。
覆されているので、繰返しプレス成形に際し精度劣化が
少なく、更に特に高温での使用においてもガラスとの融
着を生ずることのない長寿命の光学素子成形用型が提供
される。
更に、複炭窒化膜はヌープ硬さHkが2400〜3000kg/mm2
程度であり、高硬度であるため傷が付きにくく、このた
め使用時においてクリーニングを繰返しても傷付きにく
く、それ故に良好な表面精度の光学素子を長期にわたっ
て製造することができる。
程度であり、高硬度であるため傷が付きにくく、このた
め使用時においてクリーニングを繰返しても傷付きにく
く、それ故に良好な表面精度の光学素子を長期にわたっ
て製造することができる。
また、本発明の型は型母材として加工性の良好なもの
を幅広く選択することができるので、製造が容易であ
る。
を幅広く選択することができるので、製造が容易であ
る。
第１図および第２図は本発明に係る光学素子成形用型の
一実施態様を示す断面図で、第１図はプレス成形前の状
態、第２図はプレス成形後の状態を示す。第３図は本発
明の型を製造するため使用したスパッタリング装置の模
式図である。第４図は本発明に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。第５図
はレンズ成形の際の時間温度関係図である。 1,2……型母材、 １−a,2−ａ……複炭窒化膜、 ３……ガラス素材、４……成形されたレンズ、 20……気密室、21……排気口、 22……加熱ヒータ、23……ヒータ電源、 24……型母材支持体、25……バイアス電源、 26……型母材、 27……炭化水素ガス及び窒素ガス導入用パイプ、 28……グロー放電発生用コイル、 29……整合回路、30……高周波電源、 31……カソード電極、 32……ターゲット、 33……冷却水用パイプ、 34……アルゴンガス導入用パイプ、 35……シャッター、 51……真空槽本体、52……フタ、 53……上型、54……下型、 55……上型おさえ、56……胴型、 57……型ホルダー、58……ヒーター、 59……つき上げ棒、60……エアシリンダ、 61……油回転ポンプ、62,63,64……バルブ、 65……流入パイプ、66……バルブ、 67……流出パイプ、68……バルブ、 69……温度センサー、70……水冷パイプ、 71……台。
一実施態様を示す断面図で、第１図はプレス成形前の状
態、第２図はプレス成形後の状態を示す。第３図は本発
明の型を製造するため使用したスパッタリング装置の模
式図である。第４図は本発明に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。第５図
はレンズ成形の際の時間温度関係図である。 1,2……型母材、 １−a,2−ａ……複炭窒化膜、 ３……ガラス素材、４……成形されたレンズ、 20……気密室、21……排気口、 22……加熱ヒータ、23……ヒータ電源、 24……型母材支持体、25……バイアス電源、 26……型母材、 27……炭化水素ガス及び窒素ガス導入用パイプ、 28……グロー放電発生用コイル、 29……整合回路、30……高周波電源、 31……カソード電極、 32……ターゲット、 33……冷却水用パイプ、 34……アルゴンガス導入用パイプ、 35……シャッター、 51……真空槽本体、52……フタ、 53……上型、54……下型、 55……上型おさえ、56……胴型、 57……型ホルダー、58……ヒーター、 59……つき上げ棒、60……エアシリンダ、 61……油回転ポンプ、62,63,64……バルブ、 65……流入パイプ、66……バルブ、 67……流出パイプ、68……バルブ、 69……温度センサー、70……水冷パイプ、 71……台。
Claims (4)
- 【請求項１】ガラスよりなる光学素子のプレス成形に用
いる光学素子成形用型において、型母材の少なくとも成
形面に、複炭窒化膜が被覆されていることを特徴とする
光学素子成形用型。 - 【請求項２】複炭窒化膜を構成する金属が、アルミニウ
ム（Al）、ホウ素（Ｂ）、クロム（Cr）、ハフニウム
（Hf）、モリブデン（Mo）、ニオブ（Nb）、タンタル
（Ta）、チタン（Ti）、バナジウム（Ｖ）、タングステ
ン（Ｗ）、ジルコニウム（Zr）からなる群より選ばれた
少なくとも２種である請求項１記載の光学素子成形用
型。 - 【請求項３】複炭窒化膜が、中間層を介して被覆されて
いる請求項１記載の光学素子成形用型。 - 【請求項４】中間層が、複炭窒化膜を構成する金属と同
一の金属からなるものである請求項３記載の光学素子成
形用型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1292182A JP2571290B2 (ja) | 1989-11-13 | 1989-11-13 | 光学素子成形用型 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1292182A JP2571290B2 (ja) | 1989-11-13 | 1989-11-13 | 光学素子成形用型 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03153534A JPH03153534A (ja) | 1991-07-01 |
| JP2571290B2 true JP2571290B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=17778626
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1292182A Expired - Fee Related JP2571290B2 (ja) | 1989-11-13 | 1989-11-13 | 光学素子成形用型 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2571290B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0581013B1 (en) * | 1992-06-25 | 1998-11-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Mold for forming optical element and method for producing the same |
| JP4753249B2 (ja) * | 2006-01-13 | 2011-08-24 | 株式会社神戸製鋼所 | ガラス成形用金型 |
-
1989
- 1989-11-13 JP JP1292182A patent/JP2571290B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03153534A (ja) | 1991-07-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |