JP3144608B2 - 光学素子成形用型及びその製造方法 - Google Patents
光学素子成形用型及びその製造方法Info
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- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
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- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Description
【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のプレス成形によ
り製造するのに使用される型に関するものである。
ガラスよりなる光学素子をガラス素材のプレス成形によ
り製造するのに使用される型に関するものである。
【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、近年、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。
プレス成形によってレンズを製造する技術は従来の製造
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、近年、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。
【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、硬度、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 Ｎ4
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６１−１
８３１３４、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もしくは
ダイヤモンド状炭素膜、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。また、特公平２−３１０１２号公報には、レンズも
しくは型のどちらか一方に５０〜５０００Åの炭素膜を
形成することが提案されている。
に使用される型材に要求される性質としては、硬度、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 Ｎ4
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６１−１
８３１３４、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もしくは
ダイヤモンド状炭素膜、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。また、特公平２−３１０１２号公報には、レンズも
しくは型のどちらか一方に５０〜５０００Åの炭素膜を
形成することが提案されている。
【０００４】また特願平４−１９０３０８号公報には、
成形表面が炭素と型母材構成元素の少なくとも１つから
なり、炭素原子濃度が型母材側に向かって減少している
ミキシング層であり、中間層がＳｉ、Ａｌ、周期律表の
４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族の金属、これらの炭化物、窒化
物、炭酸化物、炭酸窒化物、硼化物、硼窒化物、硼素の
炭化物、窒化物、又はこれらの少なくとも一種以上の化
合物もしくは混合物からなる型が提案されている。
成形表面が炭素と型母材構成元素の少なくとも１つから
なり、炭素原子濃度が型母材側に向かって減少している
ミキシング層であり、中間層がＳｉ、Ａｌ、周期律表の
４Ａ族、５Ａ族、６Ａ族の金属、これらの炭化物、窒化
物、炭酸化物、炭酸窒化物、硼化物、硼窒化物、硼素の
炭化物、窒化物、又はこれらの少なくとも一種以上の化
合物もしくは混合物からなる型が提案されている。
【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、更に高温でＦｅがガラス中
に拡散してガラスが着色する欠点を持つ。ＳｉＣ及びＳ
ｉ3 Ｎ4 は一般的に酸化されにくいとされているが、高
温ではやはり酸化が起こり表面にＳｉＯ2 の膜が形成さ
れるためガラスの融着を生じる。更に、高硬度のため型
自体の加工性が極めて悪いという欠点をもつ。貴金属を
コーティングした材料は融着は起こしにくいが、極めて
柔らかいため傷がつき易く変形し易いという欠点を持
つ。
テンサイト鋼は酸化し易く、更に高温でＦｅがガラス中
に拡散してガラスが着色する欠点を持つ。ＳｉＣ及びＳ
ｉ3 Ｎ4 は一般的に酸化されにくいとされているが、高
温ではやはり酸化が起こり表面にＳｉＯ2 の膜が形成さ
れるためガラスの融着を生じる。更に、高硬度のため型
自体の加工性が極めて悪いという欠点をもつ。貴金属を
コーティングした材料は融着は起こしにくいが、極めて
柔らかいため傷がつき易く変形し易いという欠点を持
つ。
【０００６】また、ダイヤモンド薄膜は高硬度で熱的安
定性にも優れているが、多結晶膜であるため表面粗さが
大きく、鏡面加工する必要がある。ダイヤモンド状炭素
膜（ＤＬＣ膜）、水素化アモルファス炭素膜（ａ−Ｃ：
Ｈ膜）、硬質炭素膜を用いた型は、型とガラスの離型性
が良く、ガラスの融着を起こさないが、成形操作を数百
回以上繰り返して行うと、前記膜が部分的に剥離し成形
品において十分な成形性能が得られないことがある。
定性にも優れているが、多結晶膜であるため表面粗さが
大きく、鏡面加工する必要がある。ダイヤモンド状炭素
膜（ＤＬＣ膜）、水素化アモルファス炭素膜（ａ−Ｃ：
Ｈ膜）、硬質炭素膜を用いた型は、型とガラスの離型性
が良く、ガラスの融着を起こさないが、成形操作を数百
回以上繰り返して行うと、前記膜が部分的に剥離し成形
品において十分な成形性能が得られないことがある。
【０００７】この原因として以下のことが考えられる。 前述の膜はいずれも非常に大きな圧縮応力を有してお
り、成形プロセスにおける急加熱−急冷却に伴なう応力
解放の結果として剥離、クラック等が生じる。同様に型
母材と膜の熱膨張係数の違いと熱サイクルに起因する熱
応力によっても同様な現象が生じる。型母材によって
は、表面状態により膜が部分的に形成されなかったり、
膜厚が薄いことがある。例えば、ＷＣ−ＣｏやＳｉＣ、
Ｓｉ3 Ｎ4等の焼結体では、粒の欠落や焼結時のボアが
避けられず、成形研磨面に数μｍ以上の穴が存在してい
る。こうした面に膜を形成したとき、これらの穴には膜
が形成されなかったり、極端に膜厚の薄い状態になる。
従って、こうした部分の膜の付着強度や機械的強度は著
しく低下するため、剥離やクラックの発生起点となり易
い。ＷＣ−ＣｏのＣｏに代表される焼結体中の焼結助
材と前述の膜の間で拡散による合金形成が生じる。こう
した部分は成形時にガラスの融着を生じガラス中に含有
される成分と反応し析出物を生じる結果、耐久性の劣化
を招く。以上のように、成形性、耐久性、経済性に優れ
た光学素子成形用型を実現するに至っていない。
り、成形プロセスにおける急加熱−急冷却に伴なう応力
解放の結果として剥離、クラック等が生じる。同様に型
母材と膜の熱膨張係数の違いと熱サイクルに起因する熱
応力によっても同様な現象が生じる。型母材によって
は、表面状態により膜が部分的に形成されなかったり、
膜厚が薄いことがある。例えば、ＷＣ−ＣｏやＳｉＣ、
Ｓｉ3 Ｎ4等の焼結体では、粒の欠落や焼結時のボアが
避けられず、成形研磨面に数μｍ以上の穴が存在してい
る。こうした面に膜を形成したとき、これらの穴には膜
が形成されなかったり、極端に膜厚の薄い状態になる。
従って、こうした部分の膜の付着強度や機械的強度は著
しく低下するため、剥離やクラックの発生起点となり易
い。ＷＣ−ＣｏのＣｏに代表される焼結体中の焼結助
材と前述の膜の間で拡散による合金形成が生じる。こう
した部分は成形時にガラスの融着を生じガラス中に含有
される成分と反応し析出物を生じる結果、耐久性の劣化
を招く。以上のように、成形性、耐久性、経済性に優れ
た光学素子成形用型を実現するに至っていない。
【０００８】また、特公平２−３１０１２号公報では、
膜厚が５０Å未満では膜が不均一になるため炭素膜の形
成効果が減少し、５０００Åを超えると加圧成形による
面精度が低下するが５０Å〜５０００Åならば問題は生
じないとしている。しかしながら、この発明の実施例に
おける炭素膜は、基板との付着力が弱く、あるいは大き
な圧縮応力のために成形過程において膜の剥離を生じ
る。この結果、剥離部におけるガラスの融着や成形品の
外観不良を引き起こし、耐久性の優れた実用的な型を提
供するに至っていない。
膜厚が５０Å未満では膜が不均一になるため炭素膜の形
成効果が減少し、５０００Åを超えると加圧成形による
面精度が低下するが５０Å〜５０００Åならば問題は生
じないとしている。しかしながら、この発明の実施例に
おける炭素膜は、基板との付着力が弱く、あるいは大き
な圧縮応力のために成形過程において膜の剥離を生じ
る。この結果、剥離部におけるガラスの融着や成形品の
外観不良を引き起こし、耐久性の優れた実用的な型を提
供するに至っていない。
【０００９】また、特願平４−１９０３０８号公報で
は、ミキシングにより、膜の密着性は上がるもののミキ
シングにより炭素膜の下地の材料の成分が、炭素膜中に
拡散する。
は、ミキシングにより、膜の密着性は上がるもののミキ
シングにより炭素膜の下地の材料の成分が、炭素膜中に
拡散する。
【００１０】炭素膜中に拡散した下地成分は、酸化され
やすい成分（例えばチタン（Ｔｉ））の場合には、成形
時に酸化し、膜の劣化とガラスとの融着を引き起こす。
また、下地成分がガラスとの密着性のよい材料（例えば
チタン（Ｔｉ）、シリコン（Ｓｉ））の場合には、膜が
炭素膜本来のの良離型性を示さず、下地成分と炭素膜の
中間の離型性を示すという欠点があり、最悪の場合、ガ
ラスとの融着を引き起こしたり、ガラス中の成分と反応
し抽出物を生じ耐久性の劣化を引き起こす。
やすい成分（例えばチタン（Ｔｉ））の場合には、成形
時に酸化し、膜の劣化とガラスとの融着を引き起こす。
また、下地成分がガラスとの密着性のよい材料（例えば
チタン（Ｔｉ）、シリコン（Ｓｉ））の場合には、膜が
炭素膜本来のの良離型性を示さず、下地成分と炭素膜の
中間の離型性を示すという欠点があり、最悪の場合、ガ
ラスとの融着を引き起こしたり、ガラス中の成分と反応
し抽出物を生じ耐久性の劣化を引き起こす。
【００１１】以上の様に、成形性、耐久性、経済性に優
れた光学素子成形用型を実現するに至っていない。
れた光学素子成形用型を実現するに至っていない。
【００１２】従って、本発明の目的は、型母材上に炭素
膜が形成され、この膜が密着力、硬度に優れ、ガラスの
成形に際してガラスの融着や含有成分の反応析出物を生
じることのない、離型性、耐久性に優れた光学素子成形
用型を提供することにある。
膜が形成され、この膜が密着力、硬度に優れ、ガラスの
成形に際してガラスの融着や含有成分の反応析出物を生
じることのない、離型性、耐久性に優れた光学素子成形
用型を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、型母材の少な
くとも成形表面に、炭素と型母材表面に形成した貴金属
又は貴金属合金からなる中間層を構成する少なくとも１
種類以上の元素とからなるミキシング層を形成した型に
より上述の問題を解決したものである。
くとも成形表面に、炭素と型母材表面に形成した貴金属
又は貴金属合金からなる中間層を構成する少なくとも１
種類以上の元素とからなるミキシング層を形成した型に
より上述の問題を解決したものである。
【００１４】すなわち、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おいて、
該型母材の少なくとも成形面に貴金属又は貴金属合金か
らなる中間層が形成されており、かつ最表面には炭素膜
が形成されており該最表面が、炭素と中間層構成元素の
少なくとも１種類以上とからなり、かつ炭素原子濃度が
表面に向かって増大し母材側に向かって減少し、その他
の原子濃度が表面に向かって減少し母材側に向かって増
大しているミキシング層であることを特徴とする光学素
子成形用型である。
素子のプレス成形に用いる光学素子成形用型において、
該型母材の少なくとも成形面に貴金属又は貴金属合金か
らなる中間層が形成されており、かつ最表面には炭素膜
が形成されており該最表面が、炭素と中間層構成元素の
少なくとも１種類以上とからなり、かつ炭素原子濃度が
表面に向かって増大し母材側に向かって減少し、その他
の原子濃度が表面に向かって減少し母材側に向かって増
大しているミキシング層であることを特徴とする光学素
子成形用型である。
【００１５】以下、本発明に関して詳細に説明する。本
発明において型母材として用いられる材料は、ＷＣ，Ｓ
ｉＣ，ＴｉＣ，ＴａＣ，ＢＮ，ＴｉＮ，ＡｌＮ，Ｓｉ3
Ｎ4，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 ，Ｗ，Ｔａ，Ｍ
ｏ，サーメット，サイアロン，ムライト，ＷＣ−Ｃｏ合
金等から選ばれる。
発明において型母材として用いられる材料は、ＷＣ，Ｓ
ｉＣ，ＴｉＣ，ＴａＣ，ＢＮ，ＴｉＮ，ＡｌＮ，Ｓｉ3
Ｎ4，ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｒＯ2 ，Ｗ，Ｔａ，Ｍ
ｏ，サーメット，サイアロン，ムライト，ＷＣ−Ｃｏ合
金等から選ばれる。
【００１６】炭素はガラスに対し密着力が小さいことか
ら、古くよりガラスの成形用型に用いられてきた。ガラ
スモールドでは、この炭素とガラスの性質を利用して型
母材の成形面に前述の硬質で滑らかな炭素膜を形成す
る。炭素膜としては、ダイヤモンド膜、ＤＬＣ膜、ａ−
Ｃ：Ｈ膜、硬質炭素膜が挙げられるが、ダイヤモンド膜
は多結晶で表面が粗いために鏡面加工を要するという問
題がある。一方、アモルファスなＤＬＣ膜、ａ−Ｃ：Ｈ
膜、硬質炭素膜は、内部応力が大きくガラスが成形され
る高温領域では熱安定性に欠け、成形回数がふえるに従
い、型母材と膜の付着強度が低下するという問題が発生
する。すなわち、ガラスモールドに於ける型表面材料と
しての炭素膜の問題は、主に型母材と膜の付着強度に係
わるものである。この点に関して、成形面を炭素と型母
材表面に形成した貴金属又は貴金属合金からなる中間層
を構成する少なくとも１種類以上の元素とからなるミキ
シング層とすることにより従来の問題を解決することが
できる。このミキシング層は、炭素が型母材上に形成し
た中間層材料とミキシング（原子混合）されていること
から密着性が極めて良好である。ミキシング層の状態
は、炭素原子濃度が表面に向かって増大し母材側に向か
って減少しているのに対し、炭素以外の原子濃度は表面
に向かって減少し母材側に向かって増大している。この
状態を模式的に表したものが図１ (ａ）であり、図１
(ｂ）はそのイメージ図である。図１ (ａ）中、横軸は
表面から型母材に向かう深さを表しており、深さ０の位
置が表面である。一方、縦軸は原子濃度を表している。
特に、表面における炭素原子濃度が十分に高ければ、ガ
ラスとの離型性が良好でガラス成分との反応析出物も生
じない。この、ミキシング層の厚さは１ｎｍ以上１００
ｎｍ以下であれば良い。ここで、ミキシング層の厚さ
は、中間層とミキシング層の界面において炭素原子濃度
の変化量が５０％となる点から表面までの深さと定義す
る。炭素原子量の最大値と最小値の差の５０％となる点
から表面までの深さが１ｎｍよりも薄い場合には、十分
なミキシング状態とならないため前述の効果が得られ
ず、１００ｎｍよりも厚くなると表面状態が粗くなり成
形性能が低下するとともに、膜応力が大きくなり成形時
に微小な剥離を生じる。より理想的な厚さは、２０ｎｍ
から４０ｎｍの範囲である。この様にミキシング層は非
常に薄いため、膜厚が厚い場合に問題となる膜の内部応
力や熱応力による膜剥離という問題がほとんど生じな
い、仮に剥離しても厚さが薄いために成形性能の低下を
引き起こす原因とならない。また、厚さが薄いことから
表面硬度や高温での熱安定性を型母材に依存させること
ができ、貴金属又は貴金属合金の欠点とされる硬度が低
いためにキズがつきやすいことが無く成形温度において
熱的に安定な状態を保つことができる。したがって、型
母材としては高温での機械的強度、表面硬度が高く、耐
酸化性に優れていることが理想である。
ら、古くよりガラスの成形用型に用いられてきた。ガラ
スモールドでは、この炭素とガラスの性質を利用して型
母材の成形面に前述の硬質で滑らかな炭素膜を形成す
る。炭素膜としては、ダイヤモンド膜、ＤＬＣ膜、ａ−
Ｃ：Ｈ膜、硬質炭素膜が挙げられるが、ダイヤモンド膜
は多結晶で表面が粗いために鏡面加工を要するという問
題がある。一方、アモルファスなＤＬＣ膜、ａ−Ｃ：Ｈ
膜、硬質炭素膜は、内部応力が大きくガラスが成形され
る高温領域では熱安定性に欠け、成形回数がふえるに従
い、型母材と膜の付着強度が低下するという問題が発生
する。すなわち、ガラスモールドに於ける型表面材料と
しての炭素膜の問題は、主に型母材と膜の付着強度に係
わるものである。この点に関して、成形面を炭素と型母
材表面に形成した貴金属又は貴金属合金からなる中間層
を構成する少なくとも１種類以上の元素とからなるミキ
シング層とすることにより従来の問題を解決することが
できる。このミキシング層は、炭素が型母材上に形成し
た中間層材料とミキシング（原子混合）されていること
から密着性が極めて良好である。ミキシング層の状態
は、炭素原子濃度が表面に向かって増大し母材側に向か
って減少しているのに対し、炭素以外の原子濃度は表面
に向かって減少し母材側に向かって増大している。この
状態を模式的に表したものが図１ (ａ）であり、図１
(ｂ）はそのイメージ図である。図１ (ａ）中、横軸は
表面から型母材に向かう深さを表しており、深さ０の位
置が表面である。一方、縦軸は原子濃度を表している。
特に、表面における炭素原子濃度が十分に高ければ、ガ
ラスとの離型性が良好でガラス成分との反応析出物も生
じない。この、ミキシング層の厚さは１ｎｍ以上１００
ｎｍ以下であれば良い。ここで、ミキシング層の厚さ
は、中間層とミキシング層の界面において炭素原子濃度
の変化量が５０％となる点から表面までの深さと定義す
る。炭素原子量の最大値と最小値の差の５０％となる点
から表面までの深さが１ｎｍよりも薄い場合には、十分
なミキシング状態とならないため前述の効果が得られ
ず、１００ｎｍよりも厚くなると表面状態が粗くなり成
形性能が低下するとともに、膜応力が大きくなり成形時
に微小な剥離を生じる。より理想的な厚さは、２０ｎｍ
から４０ｎｍの範囲である。この様にミキシング層は非
常に薄いため、膜厚が厚い場合に問題となる膜の内部応
力や熱応力による膜剥離という問題がほとんど生じな
い、仮に剥離しても厚さが薄いために成形性能の低下を
引き起こす原因とならない。また、厚さが薄いことから
表面硬度や高温での熱安定性を型母材に依存させること
ができ、貴金属又は貴金属合金の欠点とされる硬度が低
いためにキズがつきやすいことが無く成形温度において
熱的に安定な状態を保つことができる。したがって、型
母材としては高温での機械的強度、表面硬度が高く、耐
酸化性に優れていることが理想である。
【００１７】中間層として用いる貴金属としては、白金
（Ｐｔ）、レニウム（Ｒｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、オ
スミウム（Ｏｓ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、
ロジウム（Ｒｈ）及びルテニウム（Ｒｕ）が良い。また
貴金属合金としては、白金（Ｐｔ）、レニウム（Ｒ
ｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、金
（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）及び
ルテニウム（Ｒｕ）からなる群より選ばれた少なくとも
１種の元素を主成分として含有し、かつ白金（Ｐｔ）、
レニウム（Ｒｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム
（Ｏｓ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム
（Ｒｈ）及びルテニウム（Ｒｕ）からなる群より選ばれ
た少なくとも１種の元素を含有する合金；白金（Ｐ
ｔ）、レニウム（Ｒｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミ
ウム（Ｏｓ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジ
ウム（Ｒｈ）及びルテニウム（Ｒｕ）からなる群より選
ばれた少なくとも１種の元素を主成分として６０〜９９
重量％含有し、かつ残部として白金（Ｐｔ）、レニウム
（Ｒｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、
金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）及
びルテニウム（Ｒｕ）からなる群より選ばれた少なくと
も１種の元素を含有する合金；白金（Ｐｔ）、シリコン
（Ｓｉ）及び窒素（Ｎ）からなる混合物；白金（Ｐｔ）
を主成分とし、シリコン（Ｓｉ）の含有率が１〜３５原
子％かつ窒素（Ｎ）の含有率が１〜３５原子％である合
金等が良い。
（Ｐｔ）、レニウム（Ｒｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、オ
スミウム（Ｏｓ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、
ロジウム（Ｒｈ）及びルテニウム（Ｒｕ）が良い。また
貴金属合金としては、白金（Ｐｔ）、レニウム（Ｒ
ｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、金
（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）及び
ルテニウム（Ｒｕ）からなる群より選ばれた少なくとも
１種の元素を主成分として含有し、かつ白金（Ｐｔ）、
レニウム（Ｒｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム
（Ｏｓ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム
（Ｒｈ）及びルテニウム（Ｒｕ）からなる群より選ばれ
た少なくとも１種の元素を含有する合金；白金（Ｐ
ｔ）、レニウム（Ｒｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミ
ウム（Ｏｓ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジ
ウム（Ｒｈ）及びルテニウム（Ｒｕ）からなる群より選
ばれた少なくとも１種の元素を主成分として６０〜９９
重量％含有し、かつ残部として白金（Ｐｔ）、レニウム
（Ｒｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、
金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）及
びルテニウム（Ｒｕ）からなる群より選ばれた少なくと
も１種の元素を含有する合金；白金（Ｐｔ）、シリコン
（Ｓｉ）及び窒素（Ｎ）からなる混合物；白金（Ｐｔ）
を主成分とし、シリコン（Ｓｉ）の含有率が１〜３５原
子％かつ窒素（Ｎ）の含有率が１〜３５原子％である合
金等が良い。
【００１８】また、上記中間層と型母材との間に第２の
中間層として窒化チタン（ＴｉＮ）を設けることによ
り、型母材のより一層の保護効果を上げることができ
る。
中間層として窒化チタン（ＴｉＮ）を設けることによ
り、型母材のより一層の保護効果を上げることができ
る。
【００１９】中間層材料は、型母材に対して付着強度の
高いものを選択すれば良く、必要最小限の膜厚であれば
良い。なお、ミキシング層中には酸素、水素、窒素の
他、ミキシング層を形成する際に原料ガスとして用いら
れるＡｒやＦ等が数ａｔ％〜十数ａｔ％程度存在しても
良い。
高いものを選択すれば良く、必要最小限の膜厚であれば
良い。なお、ミキシング層中には酸素、水素、窒素の
他、ミキシング層を形成する際に原料ガスとして用いら
れるＡｒやＦ等が数ａｔ％〜十数ａｔ％程度存在しても
良い。
【００２０】成形により型表面が荒れたり欠陥が生じた
場合には、ドライプロセスでミキシング層を除去した後
再びミキシング層を形成すれば良い。これは、型母材の
表面硬度が高いために、成形によって生じる欠陥がミキ
シング層に限定されるからである。ドライプロセスによ
るエッチング方法としては、プラズマ・エッチング、ス
パッタ・エッチング、イオンビーム・エッチング、リア
クティブイオン・エッチング等の方法が用いられる。エ
ッチングガスとしては、Ｏ2 、Ｈ2 、Ｎ2 、Ａｒ、Ａｉ
ｒ、ＣＦ4 等とこれらの混合ガスが用いられる。エッチ
ングにより型の表面形状特に表面粗さを劣化させないよ
うなエッチング条件を選択することが好ましい。なお、
膜の除去は、ドライプロセスに限定されるものではな
く、ダイヤモンド砥粒を用いた機械的な研磨や化学的に
エッチングする方法も同様に用いられることは、言うま
でもない。
場合には、ドライプロセスでミキシング層を除去した後
再びミキシング層を形成すれば良い。これは、型母材の
表面硬度が高いために、成形によって生じる欠陥がミキ
シング層に限定されるからである。ドライプロセスによ
るエッチング方法としては、プラズマ・エッチング、ス
パッタ・エッチング、イオンビーム・エッチング、リア
クティブイオン・エッチング等の方法が用いられる。エ
ッチングガスとしては、Ｏ2 、Ｈ2 、Ｎ2 、Ａｒ、Ａｉ
ｒ、ＣＦ4 等とこれらの混合ガスが用いられる。エッチ
ングにより型の表面形状特に表面粗さを劣化させないよ
うなエッチング条件を選択することが好ましい。なお、
膜の除去は、ドライプロセスに限定されるものではな
く、ダイヤモンド砥粒を用いた機械的な研磨や化学的に
エッチングする方法も同様に用いられることは、言うま
でもない。
【００２１】ミキシング層は、プラズマＣＶＤ法、イオ
ンビームスパッタ法、イオンビーム蒸着法、プラズマス
パッタ法、イオンプレーティング法、イオン注入法、イ
オンビームミキシング法、ＭＢＥ法等により形成され
る。
ンビームスパッタ法、イオンビーム蒸着法、プラズマス
パッタ法、イオンプレーティング法、イオン注入法、イ
オンビームミキシング法、ＭＢＥ法等により形成され
る。
【００２２】炭素のミキシングに用いるガスとしては、
含炭素ガスであるメタン、エタン、プロパン、エチレ
ン、ベンゼン、アセチレン等の炭化水素；塩化メチレ
ン、四塩化炭素、クロロホルム、トリクロルエタン等の
ハロゲン化炭化水素；メチルアルコール、エチルアルコ
ール等のアルコール類；（ＣＨ3 ）2 ＣＯ、（Ｃ
6 Ｈ5 ）2 ＣＯ等のケトン類；ＣＯ、ＣＯ2 等のガス、
及びこれらのガスにＮ2 、Ｈ2 、Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、Ａｒ等
のガスを混合したものが挙げられる。また、スパッタ法
で用いるターゲットとして高純度のグラファイト、ガラ
ス状炭素等が挙げられる。
含炭素ガスであるメタン、エタン、プロパン、エチレ
ン、ベンゼン、アセチレン等の炭化水素；塩化メチレ
ン、四塩化炭素、クロロホルム、トリクロルエタン等の
ハロゲン化炭化水素；メチルアルコール、エチルアルコ
ール等のアルコール類；（ＣＨ3 ）2 ＣＯ、（Ｃ
6 Ｈ5 ）2 ＣＯ等のケトン類；ＣＯ、ＣＯ2 等のガス、
及びこれらのガスにＮ2 、Ｈ2 、Ｏ2 、Ｈ2 Ｏ、Ａｒ等
のガスを混合したものが挙げられる。また、スパッタ法
で用いるターゲットとして高純度のグラファイト、ガラ
ス状炭素等が挙げられる。
【００２３】ここで、炭素イオンビームを用いてミキシ
ング層を形成する場合について説明する。
ング層を形成する場合について説明する。
【００２４】炭素イオンビームはカウフマン型イオン源
により生成する。図８に代表的なカウフマン型オオン源
の模式図を示す。図中２８は磁場発生用円筒コイル、２
９はフィラメント、３０はガス導入部、３１はアノー
ド、３２はイオンビーム引き出し電極、３３はイオンビ
ーム、３４は型母材、３５は基板ホルダー及び基板加熱
機構である。ガス導入部より前述の原料ガス、例えばＣ
Ｈ4 とＨ2 をイオン化室に導入しプラズマを形成した
後、引き出し電極に電圧を印加してイオンビーム引き出
し型母材に照射する。
により生成する。図８に代表的なカウフマン型オオン源
の模式図を示す。図中２８は磁場発生用円筒コイル、２
９はフィラメント、３０はガス導入部、３１はアノー
ド、３２はイオンビーム引き出し電極、３３はイオンビ
ーム、３４は型母材、３５は基板ホルダー及び基板加熱
機構である。ガス導入部より前述の原料ガス、例えばＣ
Ｈ4 とＨ2 をイオン化室に導入しプラズマを形成した
後、引き出し電極に電圧を印加してイオンビーム引き出
し型母材に照射する。
【００２５】このときのイオンエネルギーは型母材に対
して数１００ｅＶから数１０ＫｅＶの範囲にある。特
に、イオンエネルギーが大きくなるに従い、イオン注入
効果が大きくなりミキシング層が容易に形成される。す
なわち、数ＫｅＶ以上のＣ（炭素）イオンを型母材表面
に照射すると、その表面はスパッタリングされ、照射イ
オンは注入効果により型母材表面に侵入する。侵入した
イオンは型母材原子と衝突し、エネルギーを失って静止
する。この結果、炭素原子と型母材原子からなるミキシ
ング層が形成される。ミキシング層における炭素原子と
型母材原子のデブス・プロファイルを制御する方法の１
つとして、照射イオンのエネルギーを照射時間とともに
変化させる方法がある。例えば、照射の初期段階では高
イオンエネルギーのＣイオンを照射し、徐々に引き出し
電極の電圧を低下させ照射イオンエネルギーを低下させ
ることにより、所望のデブス・プロファイルを得ること
ができる。あるいは、型母材上に中間層を設ける場合、
中間層となる材料を蒸着しながら高イオンエネルギーの
Ｃイオンを照射し、炭化物の中間層を形成する。この状
態で、蒸着材料の成膜レートを徐々に低下させ、最終的
に蒸着を停止する。一方、Ｃイオンの照射は引き続き行
なうことにより、中間層と所望のデブス・プロファイル
を有するミキシング層を形成することができる。
して数１００ｅＶから数１０ＫｅＶの範囲にある。特
に、イオンエネルギーが大きくなるに従い、イオン注入
効果が大きくなりミキシング層が容易に形成される。す
なわち、数ＫｅＶ以上のＣ（炭素）イオンを型母材表面
に照射すると、その表面はスパッタリングされ、照射イ
オンは注入効果により型母材表面に侵入する。侵入した
イオンは型母材原子と衝突し、エネルギーを失って静止
する。この結果、炭素原子と型母材原子からなるミキシ
ング層が形成される。ミキシング層における炭素原子と
型母材原子のデブス・プロファイルを制御する方法の１
つとして、照射イオンのエネルギーを照射時間とともに
変化させる方法がある。例えば、照射の初期段階では高
イオンエネルギーのＣイオンを照射し、徐々に引き出し
電極の電圧を低下させ照射イオンエネルギーを低下させ
ることにより、所望のデブス・プロファイルを得ること
ができる。あるいは、型母材上に中間層を設ける場合、
中間層となる材料を蒸着しながら高イオンエネルギーの
Ｃイオンを照射し、炭化物の中間層を形成する。この状
態で、蒸着材料の成膜レートを徐々に低下させ、最終的
に蒸着を停止する。一方、Ｃイオンの照射は引き続き行
なうことにより、中間層と所望のデブス・プロファイル
を有するミキシング層を形成することができる。
【００２６】ミキシング層における各原子の混合状態
は、図１ (ａ）に示したものに限定されるものではな
く、直線状、ステップ状等であっても良い。すなわち、
Ｃ原子濃度とその他の原子濃度は、ミキシング層におい
て前述した勾配であれば良く、そのプロファイルは一つ
に限定されるものではない。但し、表面においてはＣ原
子濃度が１００％でその他の原子濃度が０％であること
が理想的である。また、型母材もしくは中間層における
原子濃度は、必ずしもストイキオメトリである必要はな
い。
は、図１ (ａ）に示したものに限定されるものではな
く、直線状、ステップ状等であっても良い。すなわち、
Ｃ原子濃度とその他の原子濃度は、ミキシング層におい
て前述した勾配であれば良く、そのプロファイルは一つ
に限定されるものではない。但し、表面においてはＣ原
子濃度が１００％でその他の原子濃度が０％であること
が理想的である。また、型母材もしくは中間層における
原子濃度は、必ずしもストイキオメトリである必要はな
い。
【００２７】本発明は、型母材の少なくとも成形表面
に、炭素と貴金属又は貴金属合金からなる型母材表面に
形成した中間層を構成する少なくとも１種類以上の元素
とからなるミキシング層を形成することにより、耐久性
に優れた光学素子成形用型を実現するものである。な
お、本発明はレンズ、ミラー、グレーティング、プリズ
ム等の光学素子に限定されるものではなく、光学素子以
外のガラス、プラスチック成形品に対しても実用できる
ことは言うまでもない。
に、炭素と貴金属又は貴金属合金からなる型母材表面に
形成した中間層を構成する少なくとも１種類以上の元素
とからなるミキシング層を形成することにより、耐久性
に優れた光学素子成形用型を実現するものである。な
お、本発明はレンズ、ミラー、グレーティング、プリズ
ム等の光学素子に限定されるものではなく、光学素子以
外のガラス、プラスチック成形品に対しても実用できる
ことは言うまでもない。
【００２８】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の具体的実
施例を説明する。 〔実施例１〕図２及び図３は本発明に係わる光学素子成
形用型の一つの実施態様を示すものである。図２は光学
素子のプレス成形面の状態を示し、図３は光学素子成形
後の状態を示す。図２中１は型母材、２はガラス素材を
成形する成形面、３はミキシング層、４はガラス素材で
あり、図３中５は光学素子である。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５が形成される。
施例を説明する。 〔実施例１〕図２及び図３は本発明に係わる光学素子成
形用型の一つの実施態様を示すものである。図２は光学
素子のプレス成形面の状態を示し、図３は光学素子成形
後の状態を示す。図２中１は型母材、２はガラス素材を
成形する成形面、３はミキシング層、４はガラス素材で
あり、図３中５は光学素子である。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５が形成される。
【００２９】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。
詳細に説明する。
【００３０】型母材として焼結ＳｉＣを所定の形状に加
工した後、ＣＶＤ法により多結晶のＳｉＣ膜を形成した
後成形面をＲｍａｘ．＝０．０２μｍに鏡面研磨したも
のを用いた。この型の成形面にスパッターにより白金
（Ｐｔ）膜を成膜した。この型を良く洗浄したのち、図
４に示すＩＢＤ（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）装置に設置した。図中６は真空槽、７はイオンビ
ーム装置、８はイオン化室、９はガス導入口、１０はイ
オンビーム引き出しグリッド、１１はイオンビーム、１
２は型母材、１３は基板ホルダー及びヒーター、１４は
排気口を示す。まず、ガス導入口よりＡｒガス３５ｓｃ
ｃｍをイオン化室に導入しイオン化した後、イオンビー
ム引き出しグリッドに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３．５×１
０-4Ｔｏｒｒ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。このときのイオンビーム電流は３０ｍＡ、電流
密度２ｍＡ／ｃｍ2 、基板温度を３００℃とした。同条
件で作成した分析サンプルのミキシング層をＡＥＳ（Ａ
ｕｇｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐ
ｙ）により深さ方向分析した結果を図５に示す。図５よ
り明らかなようにミキシング層の厚さは３５ｎｍで、炭
素Ｃの濃度は表面側の１００％から型母材側に向かって
減少している。一方、Ｐｔ原子の濃度は表面側の０％か
ら型母材側に向かって増加している。すなわち、Ｃ、Ｐ
ｔ濃度の深さ方向のプロファイルが図５である。型母材
側では、ＣとＰｔの濃度がそれぞれ５０％となってい
る。ミキシング層の厚さは、前に定義したように、型母
材界面の前後においてＣ濃度が極大から極小となる変化
量の５０％の深さから表面までの厚さである。
工した後、ＣＶＤ法により多結晶のＳｉＣ膜を形成した
後成形面をＲｍａｘ．＝０．０２μｍに鏡面研磨したも
のを用いた。この型の成形面にスパッターにより白金
（Ｐｔ）膜を成膜した。この型を良く洗浄したのち、図
４に示すＩＢＤ（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）装置に設置した。図中６は真空槽、７はイオンビ
ーム装置、８はイオン化室、９はガス導入口、１０はイ
オンビーム引き出しグリッド、１１はイオンビーム、１
２は型母材、１３は基板ホルダー及びヒーター、１４は
排気口を示す。まず、ガス導入口よりＡｒガス３５ｓｃ
ｃｍをイオン化室に導入しイオン化した後、イオンビー
ム引き出しグリッドに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３．５×１
０-4Ｔｏｒｒ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。このときのイオンビーム電流は３０ｍＡ、電流
密度２ｍＡ／ｃｍ2 、基板温度を３００℃とした。同条
件で作成した分析サンプルのミキシング層をＡＥＳ（Ａ
ｕｇｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐ
ｙ）により深さ方向分析した結果を図５に示す。図５よ
り明らかなようにミキシング層の厚さは３５ｎｍで、炭
素Ｃの濃度は表面側の１００％から型母材側に向かって
減少している。一方、Ｐｔ原子の濃度は表面側の０％か
ら型母材側に向かって増加している。すなわち、Ｃ、Ｐ
ｔ濃度の深さ方向のプロファイルが図５である。型母材
側では、ＣとＰｔの濃度がそれぞれ５０％となってい
る。ミキシング層の厚さは、前に定義したように、型母
材界面の前後においてＣ濃度が極大から極小となる変化
量の５０％の深さから表面までの厚さである。
【００３１】以下、同様の方法で表１に示すような型を
作成した。
作成した。
【００３２】次に、本発明による光学素子成形用型によ
ってガラスレンズのプレス成形を行なった例を示す。
ってガラスレンズのプレス成形を行なった例を示す。
【００３３】第６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、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、７０は水冷パイプ、７１は真空槽を支持する台を
示す。
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、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、７０は水冷パイプ、７１は真空槽を支持する台を
示す。
【００３４】レンズを製作する工程を次に述べる。
【００３５】シリカ（ＳｉＯ2 ）４６重量％、酸化バリ
ウム（ＢａＯ）２２重量％、ホウ酸（Ｂ2 Ｏ3 ）１２重
量％、酸化リチウム（Ｌｉ2 Ｏ）８重量％、残部が微量
成分からなるホウケイ酸バリウムガラス（ｎｄ＝１．５
８３１３，νｄ＝５９．４、Ｔｇ＝４９１℃）を所定の
量に調整し、球状にしたガラス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。
ウム（ＢａＯ）２２重量％、ホウ酸（Ｂ2 Ｏ3 ）１２重
量％、酸化リチウム（Ｌｉ2 Ｏ）８重量％、残部が微量
成分からなるホウケイ酸バリウムガラス（ｎｄ＝１．５
８３１３，νｄ＝５９．４、Ｔｇ＝４９１℃）を所定の
量に調整し、球状にしたガラス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。
【００３６】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。
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。
【００３７】バルブ６２を開け排気をはじめ１０-2Ｔｏ
ｒｒ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（５７０℃）になったらエアシリンダ６０を作動させ
て８０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で１分間加圧する。圧力を除
去した後、冷却を行ない、１００℃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。
ｒｒ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（５７０℃）になったらエアシリンダ６０を作動させ
て８０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で１分間加圧する。圧力を除
去した後、冷却を行ない、１００℃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。
【００３８】上記のようにして、ホウケイ酸バリウムガ
ラス、（ガラス転移点Ｔｇ＝４９１℃）を使用して、第
２図に示すレンズ４を成形した。
ラス、（ガラス転移点Ｔｇ＝４９１℃）を使用して、第
２図に示すレンズ４を成形した。
【００３９】成形結果を表１に示す。いずれのサンプル
も膜剥離や反応生成物の析出、ガラスの融着が見られ
ず、成形面の劣化はなかった。同様に成形品について
も、表面粗さ、透過率、形状精度等のいずれにも問題が
なかった。
も膜剥離や反応生成物の析出、ガラスの融着が見られ
ず、成形面の劣化はなかった。同様に成形品について
も、表面粗さ、透過率、形状精度等のいずれにも問題が
なかった。
【００４０】以上の結果から明らかなように、本発明に
よる型材はガラスとの離型性に優れ、繰り返しの成形に
対しても剥離やキズの発生といった表面劣化を生じない
耐久性に優れた型である。
よる型材はガラスとの離型性に優れ、繰り返しの成形に
対しても剥離やキズの発生といった表面劣化を生じない
耐久性に優れた型である。
【００４１】
【表１】
【００４２】〔実施例２〕実施例１と同様の方法で、酸
化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）４３重量％、リン酸（Ｐ
2 Ｏ5 ）２３重量％、酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）９重
量％、酸化カリウム（Ｋ2 Ｏ）８重量％、酸化チタン
（ＴｉＯ2 ）９重量％、残部が微量成分からなるリン酸
ガラス（ｎｄ＝１．８０７９２，νｄ＝２２．５，Ｔｇ
＝５５９℃）を成形温度６４０℃、他は実施例１と同じ
条件で成形した。成形結果を表２に示す。実施例１と同
様、良好な結果が得られた。
化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）４３重量％、リン酸（Ｐ
2 Ｏ5 ）２３重量％、酸化ナトリウム（Ｎａ2 Ｏ）９重
量％、酸化カリウム（Ｋ2 Ｏ）８重量％、酸化チタン
（ＴｉＯ2 ）９重量％、残部が微量成分からなるリン酸
ガラス（ｎｄ＝１．８０７９２，νｄ＝２２．５，Ｔｇ
＝５５９℃）を成形温度６４０℃、他は実施例１と同じ
条件で成形した。成形結果を表２に示す。実施例１と同
様、良好な結果が得られた。
【００４３】
【表２】
【００４４】〔実施例３〕実施例１と同様の方法で酸化
ランタン（Ｌａ2 Ｏ3 ）２４重量％、酸化ホウ素（Ｂ2
Ｏ3 ）２７重量％、シリカ（ＳｉＯ2 ）１６重量％、酸
化カルシウム（ＣａＯ）１１重量％、酸化バリウム（Ｂ
ａＯ）９重量％、残部が微量成分からなるランタン系ガ
ラス（ｎｄ＝１．６７７９０，νｄ＝５５．３，Ｔｇ＝
５５４℃）を成形温度６３０℃、他は実施例１と同じ条
件で成形した。成形結果を表３に示す。実施例１と同
様、良好な結果が得られた。
ランタン（Ｌａ2 Ｏ3 ）２４重量％、酸化ホウ素（Ｂ2
Ｏ3 ）２７重量％、シリカ（ＳｉＯ2 ）１６重量％、酸
化カルシウム（ＣａＯ）１１重量％、酸化バリウム（Ｂ
ａＯ）９重量％、残部が微量成分からなるランタン系ガ
ラス（ｎｄ＝１．６７７９０，νｄ＝５５．３，Ｔｇ＝
５５４℃）を成形温度６３０℃、他は実施例１と同じ条
件で成形した。成形結果を表３に示す。実施例１と同
様、良好な結果が得られた。
【００４５】
【表３】
【００４６】〔実施例４〕実施例１と同様の方法でシリ
カ（ＳｉＯ2 ）２８重量％、酸化チタン（ＴｉＯ 2 ）２
８重量％、酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）１１重量％、酸化
バリウム（ＢａＯ）１５重量％、酸化ナトリウム（Ｎａ
2 Ｏ）１０重量％、残部が微量成分からなる光学ガラス
（ｎｄ＝１．８０５１８，νｄ＝２５．４，Ｔｇ＝６０
４℃）を成形温度６８０℃、他は実施例１と同じ条件で
成形した。成形結果を表４に示す。実施例１と同様、良
好な結果が得られた。
カ（ＳｉＯ2 ）２８重量％、酸化チタン（ＴｉＯ 2 ）２
８重量％、酸化ニオブ（Ｎｂ2 Ｏ5 ）１１重量％、酸化
バリウム（ＢａＯ）１５重量％、酸化ナトリウム（Ｎａ
2 Ｏ）１０重量％、残部が微量成分からなる光学ガラス
（ｎｄ＝１．８０５１８，νｄ＝２５．４，Ｔｇ＝６０
４℃）を成形温度６８０℃、他は実施例１と同じ条件で
成形した。成形結果を表４に示す。実施例１と同様、良
好な結果が得られた。
【００４７】
【表４】
【００４８】〔実施例５〕実施例１と同一の型母材を用
い、同一方法、同一条件で作成した型により実施例１と
同様に図６の成形装置によりクラウン系ガラスＳＫ１２
(軟化点Ｓｐ＝６７２℃、ガラス転移点Ｔｇ＝５５０
℃）を２０００回成形した。次に、この型を成形機より
取り出し、図４のＩＢＤ装置に設置した。実施例１と同
様に装置内を排気した後、ガス供給系からＡｒガス３５
ｓｃｃｍ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ドに５００Ｖの電圧を印加してＡ
ｒイオンビームを引き出し、成形表面のミキシング層に
照射してミキシング層の除去を行なった。引き続いて、
実施例１と同条件で再びミキシング層を形成した。この
再生した型を用いて、再び図６の成形装置によりクラウ
ン系ガラスＳＫ１２ (軟化点Ｓｐ＝６７２℃、ガラス転
移点Ｔｇ＝５５０℃）を２０００回成形した。その結
果、実施例１と同様の結果が再現して得られた。
い、同一方法、同一条件で作成した型により実施例１と
同様に図６の成形装置によりクラウン系ガラスＳＫ１２
(軟化点Ｓｐ＝６７２℃、ガラス転移点Ｔｇ＝５５０
℃）を２０００回成形した。次に、この型を成形機より
取り出し、図４のＩＢＤ装置に設置した。実施例１と同
様に装置内を排気した後、ガス供給系からＡｒガス３５
ｓｃｃｍ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ドに５００Ｖの電圧を印加してＡ
ｒイオンビームを引き出し、成形表面のミキシング層に
照射してミキシング層の除去を行なった。引き続いて、
実施例１と同条件で再びミキシング層を形成した。この
再生した型を用いて、再び図６の成形装置によりクラウ
ン系ガラスＳＫ１２ (軟化点Ｓｐ＝６７２℃、ガラス転
移点Ｔｇ＝５５０℃）を２０００回成形した。その結
果、実施例１と同様の結果が再現して得られた。
【００４９】また、図７に示すようなグレーティングの
型を実施例１と同一方法、同一条件により作成し、クラ
ウン系ガラスＳＫ１２を成形した場合も離型性が良好で
型の形状を忠実に転写したグレーティングが繰り返し成
形することができた。図７中２６はグレーティングの
型、２７は成形されたガラス製グレーティングである。
型を実施例１と同一方法、同一条件により作成し、クラ
ウン系ガラスＳＫ１２を成形した場合も離型性が良好で
型の形状を忠実に転写したグレーティングが繰り返し成
形することができた。図７中２６はグレーティングの
型、２７は成形されたガラス製グレーティングである。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光学素子
成形用型によれば型母材の少なくとも成形面の表層を炭
素と成形面に形成した貴金属又は貴金属合金からなる中
間層を構成する少なくとも１種類以上の元素とからなる
ミキシング層とすることにより、ガラスの成形に於て膜
の剥離やクラックが発生しない表面欠陥の少ない鏡面を
有する型が得られる。この型を用いガラス光学素子を成
形するとガラスと型の離型性が極めて良好であり、表面
粗さ、面精度、透過率、形状精度の良好な成形品が得ら
れる。更に、この型を用いてプレス成形を長時間繰返し
ても膜剥離やクラック、傷の発生という欠陥を生じない
極めて耐久性の高い光学素子成形用型が得られる。
成形用型によれば型母材の少なくとも成形面の表層を炭
素と成形面に形成した貴金属又は貴金属合金からなる中
間層を構成する少なくとも１種類以上の元素とからなる
ミキシング層とすることにより、ガラスの成形に於て膜
の剥離やクラックが発生しない表面欠陥の少ない鏡面を
有する型が得られる。この型を用いガラス光学素子を成
形するとガラスと型の離型性が極めて良好であり、表面
粗さ、面精度、透過率、形状精度の良好な成形品が得ら
れる。更に、この型を用いてプレス成形を長時間繰返し
ても膜剥離やクラック、傷の発生という欠陥を生じない
極めて耐久性の高い光学素子成形用型が得られる。
【００５１】本発明により得られた光学素子成形用型を
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。
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。
【図１】本発明に係わる光学素子成形用型の成形表面に
形成したミキシング層の原子混合状態を示す模式図であ
る。
形成したミキシング層の原子混合状態を示す模式図であ
る。
【図２】本発明に係わ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。
断面図で、プレス成形前の状態を示す。
【図３】本発明に係わ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。
断面図で、プレス成形後の状態を示す。
【図４】本発明の実施例で用いるＩＢＤ装置を示す概略
図である。
図である。
【図５】本発明の実施例におけるミキシング層のＡＥＳ
によるデブスプロファイルを示す。
によるデブスプロファイルを示す。
【図６】本発明に係わ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。
ンズの成形装置を示す断面図である。
【図７】本発明の実施例に係わるグレーティング用型を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図８】本発明で用いるカウフマン型イオン源を示す模
式図である。
式図である。
１ 型母材 ２ 成形面 ３ ミキシング層 ４ ガラス素材 ５ 成形されたレンズ ６ 真空槽 ７ イオンビーム装置 ８ イオン化室 ９ ガス導入口 １０ イオンビーム引出しグリッド １１ イオンビーム １２ 型母材 １３ 基板ホルダー及びヒーター １４ 排気口 １５ 真空槽 １６ 排気系 １７ イオン源 １８ イオン化室 １９ イオンビーム引出しグリッド ２０ ガス導入系 ２１ 電子銃 ２２ 基板ホルダー及びヒーター ２３ 型母材 ２４ 水晶式膜厚モニター ２５ イオンビーム ２６ グレーティング型 ２７ 成形されたグレーティング型 ２８ 磁場発生用円筒コイル ２９ フィラメント ３０ ガス導入部 ３１ アノード ３２ イオンビーム引き出し電極 ３３ イオンビーム ３４ 型母材 ３５ 基板ホルダー及び基板加熱機構 ５１ 真空槽 ５２ 真空槽の蓋 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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平林 敬二 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 中居 靖行 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 (56)参考文献 特開 平６−72728（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−257031（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−10561（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−242333（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−301864（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−83529（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−281030（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−183134（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−246230（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−45613（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−51112（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−31012（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03B 11/08 C03B 11/00 C04B 40/00
Claims (12)
- 【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、該型母材の少なくと
も成形面に貴金属又は貴金属合金からなる中間層が形成
されており、該成形表面が、炭素と中間層構成元素の少
なくとも１種類以上とからなり、かつ炭素原子濃度が表
面に向かって増大し中間層側に向かって減少し、その他
の原子濃度が表面に向かって減少し中間層側に向かって
増大しているミキシング層であることを特徴とする光学
素子成形用型。 - 【請求項２】 前記ミキシング層の厚さが１ｎｍ以上１
００ｎｍ以下である請求項１記載の光学素子成形用型。 - 【請求項３】 前記ミキシング層に酸素、水素及び窒素
の少なくとも１種類以上が含まれる請求項１記載の光学
素子成形用型。 - 【請求項４】 請求項１記載のミキシング層をエッチン
グにより除去した後、少なくとも成形表面に再びミキシ
ング層を形成することを特徴とする光学素子成形用型の
製造方法。 - 【請求項５】 前記貴金属が白金（Ｐｔ）、レニウム
（Ｒｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、
金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）又
はルテニウム（Ｒｕ）である請求項１記載の光学素子成
形用型。 - 【請求項６】 前記貴金属合金層が白金（Ｐｔ）、レニ
ウム（Ｒｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏ
ｓ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒ
ｈ）及びルテニウム（Ｒｕ）からなる群より選ばれた少
なくとも１種の元素を主成分として含有し、かつ白金
（Ｐｔ）、レニウム（Ｒｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、オ
スミウム（Ｏｓ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、
ロジウム（Ｒｈ）及びルテニウム（Ｒｕ）からなる群よ
り選ばれた少なくとも１種の元素を含有する請求項５記
載の光学素子成形用型。 - 【請求項７】 前記貴金属合金層が白金（Ｐｔ）、レニ
ウム（Ｒｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏ
ｓ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒ
ｈ）及びルテニウム（Ｒｕ）からなる群より選ばれた少
なくとも１種の元素を主成分として６０〜９９重量％含
有し、かつ残部として白金（Ｐｔ）、レニウム（Ｒ
ｅ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミウム（Ｏｓ）、金
（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）及び
ルテニウム（Ｒｕ）からなる群より選ばれた少なくとも
１種の元素を含有する請求項６記載の光学素子成形用
型。 - 【請求項８】 前記貴金属合金層が白金（Ｐｔ）、シリ
コン（Ｓｉ）及び窒素（Ｎ）からなる混合物である請求
項１記載の光学素子成形用型。 - 【請求項９】 前記貴金属合金層が白金（Ｐｔ）を主成
分とし、シリコン（Ｓｉ）の含有率が１〜３５原子％か
つ窒素（Ｎ）の含有率が１〜３５原子％である請求項８
記載の光学素子成形用型。 - 【請求項１０】 前記貴金属合金層と母材との間に、更
に窒化チタン（ＴｉＮ）からなる中間層が設けられてい
る請求項１記載の光学素子成形用型。 - 【請求項１１】 前記炭素膜がダイヤモンド膜、ダイヤ
モンド状炭素膜、水素化アモルファス炭素膜又は硬質炭
素膜である請求項１記載の光学素子成形用型。 - 【請求項１２】 前記型母材の材質が超硬合金、炭化珪
素、窒素珪素又はサーメットである請求項１記載の光学
素子成形用型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17754893A JP3144608B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 光学素子成形用型及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17754893A JP3144608B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 光学素子成形用型及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0710565A JPH0710565A (ja) | 1995-01-13 |
| JP3144608B2 true JP3144608B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=16032882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17754893A Expired - Fee Related JP3144608B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 光学素子成形用型及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3144608B2 (ja) |
-
1993
- 1993-06-25 JP JP17754893A patent/JP3144608B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0710565A (ja) | 1995-01-13 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |