JP4347594B2

JP4347594B2 - 光学素子成形方法

Info

Publication number: JP4347594B2
Application number: JP2003100185A
Authority: JP
Inventors: 征史五十川
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2023-04-03
Also published as: JP2004307233A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フッ素系の光学素子をガラス素材のプレス成形により製造するための光学素子成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、このようなガラス素材から光学素子を製造する方法として、成形型を用いたプレス成形がある。この製造方法では、研磨加工を必要としないため、簡単且つ安価に光学素子を製造できる利点を有する。このプレス成形に使用する光学素子成形用型に要求される性質としては、硬度、耐熱性、ガラス素材との非融着性、鏡面加工性等に優れていることが挙げられる。
【０００３】
従来、この光学素子成形用型は、クロム、チタン、コバルト等の活性金属を焼結助剤として含む超硬合金やサーメットからなる型母材と、光学素子を製造する際にガラス素材に接触する成形面を有する貴金属層と、これら型母材および貴金属層の間に形成される中間層とを備えている（例えば、特許文献１参照。）。
貴金属層は、白金、イリジウム等の貴金属材料から形成されており、プレス成形におけるガラス素材の融着を防ぐようになっている。また、中間層は、窒化チタン、炭化クロム、炭化チタン、炭化ニオブ、炭化タンタル、炭化ケイ素、アルミナ、ジルコニア、チタン、クロムから選ばれる１種類以上の材料から形成されている。
上記のように、チタン、クロム等の活性金属を含む中間層の形成は、型母材と貴金属層との密着力向上を図り、貴金属層の剥離を防止して成形面の表面粗さの増大を抑制することを目的としている。
【０００４】
一方、レンズ、プリズム等の光学素子を形成するガラス素材には、様々な種類があり、例えば、チタンを含むチタン系ガラス、フッ素を含むフッ素系ガラス等がある。特に、フッ素系ガラスは、他のガラス素材と比較して光の分散性が低いため、色収差を補正するためのＥＤ（ＥｘｔｒａｌｏｗＤｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）レンズに用いられている。
【０００５】
【特許文献１】
特公昭６２−２８０９３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の光学素子成形用型において、フッ素系のガラス素材を収容してプレス成形を繰り返し行う場合には、貴金属層が中間層から剥離する場合があった。
すなわち、プレス成形を繰り返し行う際には、ガラス素材に含まれるフッ素が、貴金属層の結晶粒界を通過して中間層内部に徐々に拡散する。そして、拡散したフッ素は、中間層に含まれるクロム、チタン等の活性金属を浸食する。これは、クロム、チタン等の活性金属のフッ素に対する化学的耐性が弱いためである。
【０００７】
この活性金属の浸食により、中間層の材質が変化して型母材と貴金属層との密着力の低下を招くため、貴金属層が中間層から剥離して成形面の表面粗さが増大する。このため、製造される光学素子の面精度が低下するという問題があった。
【０００８】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、プレス成形によりフッ素系の光学素子を成形しても、フッ素による成形面の表面粗さの増大を防止して、面精度が低下しない光学素子を成形できる光学素子成形方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、フッ素系のガラス素材をプレス成形して光学素子を成形する光学素子成形方法であって、超硬合金または炭化ケイ素からなる型母材と、プレス成形の際に前記ガラス素材に対向する前記型母材の表面に形成される母材表面層とを備え、該母材表面層が、炭化タングステン、または炭化タングステンを含む合金、または炭素から構成されていると共に、金属クロム、金属チタン、およびクロム、チタンの元素を含む窒化物、炭化物の含有量が合計で３モル％以下である光学素子成形用型を用いて、前記フッ素系のガラス素材をプレス成形することを特徴とする光学素子成形方法を提案している。
【００１０】
この発明に係る光学素子成形用型によれば、母材表面層における金属クロム、金属チタン、およびクロム、チタンの元素を含む窒化物、炭化物の含有量を３モル％以下としたのは、フッ素系のガラス素材をプレス成形する際に、母材表面層に含まれるこれらの物質がフッ素に反応しても、母材表面層における材質の密着力等が殆ど変化しないためである。したがって、母材表面層が劣化して型母材から剥離することを防止して、母材表面層の表面粗さ増加を防ぐことができる。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光学素子成形方法において、前記母材表面層が、イオン化した窒素ガスもしくはアルゴンガスを電気的に加速して前記型母材の表面に照射しながら形成されたことを特徴とする光学素子成形方法を提案している。
この発明に係る光学素子成形用型によれば、母材表面層を形成する初期段階において、照射された窒素イオン・アルゴンイオンが母材表面層を構成する原子・分子に衝突すると、この衝突エネルギーにより母材表面層の構成原子や構成分子の一部が、型母材の表面から内部にめり込むことになり、型母材表面との結合力が高くなる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の光学素子成形方法において、前記母材表面層が、該母材表面層を構成する少なくとも１種類の元素からなるイオンを、該イオンとは逆極性の電圧にバイアスされた前記型母材の表面に向けて加速させ、前記型母材に注入又は付着させて形成されたことを特徴とする光学素子成形方法を提案している。
この発明に係る光学素子成形用型によれば、母材表面層を形成する初期段階においては、母材表面層を構成する原子・分子のイオンが型母材の表面に衝突するため、この衝突エネルギーによりこれらイオンの一部が、型母材の表面から内部に注入されることになり、型母材表面との結合力が高くなる。
【００１３】
以上の２つのいずれかの方法で母材表面層を形成することにより、型母材と母材表面層との密着力が向上し、プレス成形の際に母材表面層が型母材から剥離することを確実に防止できる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、フッ素系のガラス素材をプレス成形して光学素子を成形する光学素子成形方法であって、型母材と、プレス成形の際に前記ガラス素材に対向する前記型母材の表面に形成される母材表面層とを備え、これら型母材および母材表面層が、超硬合金または炭化ケイ素から構成され、少なくとも前記母材表面層において、クロム、チタン、コバルト、ニッケルの元素の含有量が合計で５モル％以下である光学素子成形用型を用いて、前記フッ素系のガラス素材をプレス成形することを特徴とする光学素子成形方法を提案している。
【００１５】
この発明に係る光学素子成形用型によれば、焼結により形成される母材表面層において、焼結助剤となる活性金属に含まれるクロム、チタン、コバルト、ニッケルの元素の含有量を５モル％以下としたのは、フッ素系のガラス素材をプレス成形する際に、母材表面層に含まれるこれらの物質がフッ素に反応しても母材表面層における材質の密着力等が殆ど変化しないためである。したがって、母材表面層が劣化して型母材から剥離することを防止し、母材表面層の成形面の表面粗さの増加を抑制できる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の光学素子成形方法において、前記母材表面層の表面に、プレス成形の際に前記ガラス素材に接触する接触層が形成され、該接触層が、イリジウム、レニウム、白金、オスミウム、パラジウム、ロジウム、ルテニウムから選択される少なくとも１種類の元素、またはこれら元素を含む合金、化合物から構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の光学素子成形方法を提案している。
【００１７】
この発明に係る光学素子成形用型によれば、プレス成形の際にガラス素材に接触する成形面を有する接触層がガラス素材に対して優れた離型性を有するイリジウム、レニウム等の貴金属材料から形成されているため、プレス成形を行う際に、ガラス素材が光学素子成形用型の成形面に融着することを防止できる。
なお、貴金属材料から形成される接触層はフッ素を容易に通過させるため、フッ素が母材表面層に到達することになるが、前述したように母材表面層の材質が殆ど変化しないため、接触層が母材表面層から剥離することを防止できる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の光学素子成形方法において、前記接触層が、イオン化した窒素ガスもしくはアルゴンガスを電気的に加速して前記母材表面層の表面に照射しながら形成されたことを特徴とする光学素子成形方法を提案している。
この発明に係る光学素子成形用型によれば、接触層を形成する初期段階において、照射された窒素イオン・アルゴンイオンが接触層を構成する原子・分子に衝突すると、この衝突エネルギーにより接触層の構成原子や構成分子の一部が、母材表面層の表面から内部にめり込むことになり、型母材表面との結合力が高くなる。
【００１９】
請求項７に係る発明は、請求項５に記載の光学素子成形方法において、前記接触層が、該接触層を構成する少なくとも１種類の元素、合金、化合物のイオンを、該イオンとは逆極性の電圧にバイアスされた前記母材表面層の表面に向けて加速させ、前記母材表面層に注入又は付着させて形成されたこと特徴とする光学素子成形方法を提案している。
この発明に係る光学素子成形用型によれば、接触層を形成する初期段階においては、接触層を構成する原子・分子のイオンが母材表面層の表面に衝突するため、この衝突エネルギーによりこれらイオンの一部が、母材表面層の表面から内部に注入されることになり、型母材表面との結合力が高くなる。
【００２０】
以上の２つのいずれかの方法で接触層を形成することにより、母材表面層と接触層との密着力が向上し、プレス成形の際に接触層が母材表面層から剥離することを確実に防止できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明に係る第１の実施形態を示す。この実施の形態に係る光学素子成形用型は、フッ素系のガラス素材をプレス成形してレンズ（光学素子）を成形するためのものである。この光学素子成形用型１，５（以下、成形型１，５とも記載する。）は、図１に示すように、一対の型母材２，２と、各型母材２の表面２ａ上に形成され、プレス成形の際にガラス素材Ｇに接触する成形面３ａを有する母材表面層３とを備えている。
これら型母材２、母材表面層３の具体的な構成を表１に示す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
表１中の成形型１は、本実施形態の光学素子成形用型１を示している。この成形型１においては、型母材２が炭化タングステン（ＷＣ）を主成分とした超硬合金から形成されており、その表面２ａは、成形するレンズの形状に合致するように形成されている。この型母材２には、焼結助剤として炭化チタン（ＴｉＣ）が約１８モル％含まれている。
母材表面層３は、炭化タングステン（ＷＣ）から形成されており、この母材表面層３には、焼結助剤、または一般に表面層の密着強度を向上させる目的で使用する中間層として、金属チタン、金属クロム等の活性金属、またはこれらの元素を含む窒化物、炭化物が含まれていない。
【００２４】
また、表１中の成形型５は、図１に記載した本実施形態の光学素子成形用型５を示している。この成型型５は、前述の成型型１の母材表面層３の組成のみが異なる。この母材表面層３は、３モル％の炭化チタンを含む炭化タングステン（ＷＣ−３ＴｉＣ）から形成されている。
【００２５】
また、表１には、上述した成形型１，５と比較するために成形型を作製した比較例１が示されている。この比較例１は、成形型１の母材表面層３を省略した構成となっており、型母材２の表面２ａがガラス素材に直接接触する成形面となっている。
【００２６】
この成形型１は、以下のように製造される。
はじめに、炭化チタン（ＴｉＣ）を焼結助剤として炭化タングステン（ＷＣ）を焼結して型母材２を形成する焼結工程を行う。次いで、この型母材２の表面２ａに、炭化タングステン（ＷＣ）からなる母材表面層３を形成する母材表面層形成工程を行う。この工程の際には、イオン化した窒素ガスもしくはアルゴンガスを電気的に加速して炭化タングステンターゲット（母材表面層３を形成するための原料固体）に照射し、スパッタされた原子を用いて成膜するイオンビームスパッタ成膜法により母材表面層３を形成する。
【００２７】
また、成形型５は、前述の成形型１の製造工程と同様にして製造されるが、母材表面層３を形成する際のターゲットに３モル％の炭化チタン（ＴｉＣ）を含む材料を用いる点で異なっている。
また、比較例１の製造方法は、前述した成形型１の焼結工程と同様である。
【００２８】
以上の３種類の光学素子成形用型について、窒素雰囲気中でフッ素系のガラス素材Ｇを成形型１，５および比較例１の成形面に載置し、各光学素子成形用型を１００時間にわたって５２０℃に加熱する実験を行った。この実験は、プレス成形で約１５００回分に相当する。
この実験を行った後、成形型１，５および比較例１において、ガラス素材Ｇが接触する成形面を観察した。この実験結果を表２に示す。
【００２９】
【表２】

【００３０】
表２の結果によれば、比較例１について、成形面の表面粗さを測定したところ、この表面粗さが増加していた。このように、成形面の表面粗さが増大することは、型母材２の材質が変化する、すなわち、ガラス素材Ｇのフッ素が型母材２の表面２ａに存在する活性金属であるチタンの炭化物（ＴｉＣ）を浸食したためである。
【００３１】
これに対して、成形型１について、その成形面を調べても、母材表面層３の剥離や表面粗さの増加が認められなかった。これは、母材表面層３にフッ素に反応するチタンやクロム等の活性金属、またはこの炭化物、窒化物が含まれていないためである。したがって、ガラス素材Ｇから母材表面層３にフッ素が拡散しても、母材表面層３と型母材２の表面２ａとの密着強度が保持されることになる。
また、成形型５は、電子顕微鏡による検査で極僅かに表面粗さの増加が確認されたが、レンズとなる成形品の品質を損なう程度のものではなかった。
【００３２】
また、成形型１，５および比較例１の光学素子成形用型について、成形温度を５２０℃として、実際にフッ素系のガラスを用いて繰り返しプレス成形を行い、母材表面層３の成形面３ａおよびレンズとなる成形品に不具合が発生するまでの成形回数に関してそれぞれ実験を行った。この実験結果を表３に示す。
【００３３】
【表３】

【００３４】
表３の結果によれば、比較例１については、プレス成形を約５００回繰り返した時点で、表２の結果と同様に型母材２の表面２ａの表面粗さが増大し、成形品であるレンズ表面に白濁が現れるという不具合が発生した。この不具合現象は、前述と同様に、フッ素が活性金属の炭化物である炭化チタンを浸食するため、微細な凹凸が発生して型母材２の表面粗さが増大したためである。
これに対して、成形型１については、２０００回のプレス成形を行っても、成形面や成形品となるレンズ表面に不具合は認められなかった。これは、前述と同様に、母材表面層３に炭化チタン等が含まれていないためである。
また、成形型５については、２０００回のプレス成形を行った後の検査において、極僅かに母材表面層３の表面３ａに表面粗さの増加が確認されたが、成形品の品質を損なうものではなかった。これは、母材表面層３に含まれる活性金属であるチタンの炭化物がごく僅かしか含まれておらず、フッ素による浸食の影響が小さかったためである。
【００３５】
上述のように、光学素子成形用型１，５では、母材表面層３に、フッ素に対する化学耐性の弱いチタン、クロム等の活性金属、およびその化合物が含まれていない、もしくは微量であるため、母材表面層３の劣化を防ぐことができる。したがって、プレス成形を繰り返し行ってフッ素系のレンズを成形しても、母材表面層３の成形面３ａの表面粗さ増大を防止して、製造されるレンズの面精度を保持できる。
また、母材表面層３が、イオンビームスパッタ成膜法により形成されているため、型母材２と母材表面層３との密着力が向上し、プレス成形の際に、母材表面層３が型母材２から剥離することを確実に防止できる。
以上のことから、光学素子成形用型を交換することなく多数のレンズを成形できるため、フッ素系のレンズの製造コスト削減を図ることができる。
【００３６】
以下に、この発明に係る第２の実施形態について説明する。第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、第１の実施形態では、炭化タングステン膜からなる母材表面層３の表面を成形面３ａとしたことに対し、第２の実施形態の光学素子成形用型１０，１１（以下、成形型１０，１１とも記載する。）では、図２に示すように、炭化タングステン膜からなる母材表面層１３の表面１３ａにイリジウム−レニウム合金膜からなる接触層１４を形成し、接触層１４の表面を成形面１４ａとした点である。したがって、ここでは接触層１４の材質について説明し、第１の実施形態の構成要素と同一の部分については、その説明を省略する。
【００３７】
【表４】

【００３８】
表４中の成形型１０は、本実施形態における光学素子成形用型１０の具体的な構成を示している。母材表面層１３は、表４に示すように、炭化タングステン（ＷＣ）のみで形成されている。なお、母材表面層１３の厚さを３００ｎｍとしているが、これは、フッ素が母材表面層１３の内部に拡散して、型母材２の表面２ａに到達することを防止するためである。接触層１４は、イリジウム（Ｉｒ）およびレニウム（Ｒｅ）の組成比を５０：５０としたイリジウム−レニウム合金（Ｉｒ−５０ａｔ％Ｒｅ）から形成されている。
この成形型１０は、以下のようにして製造される。
はじめに、第１の実施形態の成形型１を製造し、成形型１の母材表面層３を成形型１０の母材表面層１３とする。その後、この母材表面層１３の表面１３ａに、イリジウム−レニウム合金からなる接触層１４を形成する接触層形成工程を行う。この工程は、第１の実施形態において記載したイオンビームスパッタ成膜法により行われる。
【００３９】
また、表４中の成形型１１は、本実施形態における光学素子成形用型１１の具体的な構成を示している。成形型１１の母材表面層１３は、表４に示すように、５モル％の炭化チタン（ＴｉＣ）を含む炭化タングステン（ＷＣ）から形成されている。なお、成形型１１の型母材２および接触層１４の組成は、成形型１０と同様である。
【００４０】
また、表４には、これら２つの成形型１０，１１と比較するための成形型を作製した比較例２が示されている。この比較例２は、前述した比較例１の型母材２の表面２ａに、ＤＣスパッタ法により活性金属であるクロム（Ｃｒ）を母材表面層１３として形成し、その後に接触層１４となるイリジウム−レニウム合金層を形成したものである。
比較例２の母材表面層１３は、一般的に、型母材２の表面２ａに対する接触層１４の密着強度を向上させる中間層として使用されており、その化学的活性度によって接触層１４が型母材２の表面２ａに強固に接着されている。
【００４１】
これら成形型１０，１１および比較例２について、それぞれの光学素子成形用型およびフッ素系のガラス素材Ｇを５００℃〜５５０℃に加熱して、荷重をかけながら上下一対の成形型を押し当ててガラス素材Ｇをプレス成形する実験を行った。そして、接触層１４の成形面１４ａおよびレンズとなる成形品に不具合が発生するまでの成形回数に関して調査した。この実験結果を表５に示す。
【００４２】
【表５】

【００４３】
表５の結果によれば、比較例２については、プレス成形を約５０回繰り返した時点で、接触層１４の一部が浮き上がったり、剥離していることが認められ、この浮き上がった形状が成形品であるレンズに転写され、これによりレンズの面精度が低下するという不具合が生じた。この不具合現象は、ガラス素材のフッ素が接触層１４の内部に浸透して活性金属であるクロムに到達し、クロムを浸食することにより、母材表面層１３の材質が変化して、型母材２と接触層１４との密着力が低下するために発生する。
これに対して、成形型１０，１１については、３０００回のプレス成形を行っても接触層１４の成形面１４ａには特に異常が見られず、成形品となるレンズの表面にもレンズとしての性能を損なう不具合は認められなかった。
【００４４】
成形型１０においては、ガラス素材のフッ素が接触層１４の結晶粒界を通過して母材表面層１３の内部に到達しても、活性金属であるクロム、チタンおよびその化合物が存在しないため、この母材表面層１３の材質が変化しない。また、前述した第１の実施形態の成形型１と比較して、接触層１４がガラス素材に対する離型性に優れるイリジウム−レニウム合金から構成されているため、接触層１４へのガラス素材の融着を防ぐことができる。さらに、この接触層１４を形成することによって、ガラス素材から供給されるフッ素が型母材２の表面２ａに到達するまでの道のりが長くなるため、型母材２の劣化を抑制でき、製造されるレンズの面精度を長期間良好に保持できる。
【００４５】
また、成形型１１においては、母材表面層１３に含まれる炭化チタンの含有量が微量であるため、フッ素の浸食も極僅かとなり、前述の成形型１０と同様にして製造されるレンズの面精度を長期間良好に保持できる。
【００４６】
上記のように、これら光学素子成形用型１０，１１によれば、母材表面層１３および接触層１４に活性金属およびその化合物を含ませない、もしくは含ませる活性金属およびその化合物を極めて少なくすることにより、プレス成形を繰り返し行ってフッ素系のレンズを成形しても、接触層１４の成形面１４ａの表面粗さ増大を抑制でき、製造されるレンズの面精度を保持できる。
また、このことから光学素子成形用型１０，１１を交換することなく繰り返し多数のレンズを成形できるため、フッ素系のレンズの製造コスト削減を図ることができる。
【００４７】
なお、上述した第１の実施形態において、母材表面層３には、フッ素に対する化学耐性の弱い金属チタン、金属クロム等の活性金属、またはこれらの元素を含む窒化物、炭化物が含まれていない、もしくは３モル％の炭化チタンが含まれるとしたが、これに限ることはなく、少なくとも母材表面層３に含まれる活性金属およびその化合物の量が合計で３モル％以下であればよい。
また、母材表面層３は、炭化タングステンから形成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、ダイヤモンドライクカーボンのように炭素から形成されるとしてもよい。
【００４８】
また、第２の実施形態において、母材表面層１３の厚さを３００ｎｍとしたが、これに限ることはなく、５０ｎｍ以上あれば効果が得られ、より好ましくは２００ｎｍ以上あればよい。
さらに、母材表面層１３における炭化チタンの含有量は５モル％としたが、これに限ることはなく、５モル％以下であればよい。
また、母材表面層１３には、炭化チタンが含まれるとしたが、これに限ることはなく、活性金属であるクロム、チタン、コバルト、ニッケルの元素が少なくとも１種類含まれていてもよい。ただし、この場合には、これら元素の含有量の合計が５モル％以下であることが好ましい。
【００４９】
さらに、母材表面層１３は、超硬合金から構成されるとしたが、これに限ることはなく、炭化ケイ素から構成されるとしてもよい。
また、接触層１４は、イリジウム−レニウム合金から形成されているとしたが、これに限ることはなく、イリジウム、レニウム、白金、オスミウム、パラジウム、ロジウム、ルテニウムのうち少なくとも１種類の元素、またはこれら元素を含む合金、化合物から形成されていればよい。
さらに、接触層１４を形成するとしたが、これに限ることはなく、フッ素によるレンズの面精度の劣化防止のみを考慮した場合には、特に形成しなくてもよい。
【００５０】
また、第１、第２の実施形態において、母材表面層３，１３や接触層１４は、イオンビームスパッタ成膜法により形成されるとしたが、これに限ることはなく、母材表面層３，１３や接触層１４を構成する物質のイオンもしくはプラズマを、このイオンまたはプラズマとは逆極性の電圧に定常バイアス又はパルスバイアスされた型母材２や母材表面層１３の表面に向けて加速させるイオン注入法により形成してもよい。
この場合には、母材表面層３，１３や接触層１４を形成する初期段階において、炭化タングステンのイオンもしくはプラズマや、炭素のイオンもしくはプラズマが型母材２や母材表面層１３の表面に衝突し、この衝突エネルギーによりこれらイオンもしくはプラズマの一部が、型母材２や母材表面層１３の表面から内部に注入されることになる。なお、このイオン注入法による母材表面層３，１３の形成は、母材表面層３，１３と型母材２、および型母材２と接触層１４との密着力を向上させることができる。
また、母材表面層３，１３や接触層１４は、これらの方法により形成することに限らず、例えば、ＰＣＶＤ法（プラズマ化学気相成長法）、イオンプレーティング法等の手段により形成されるとしてもよい。
【００５１】
さらに、型母材２は超硬合金から形成されるとしたが、これに限ることはなく、例えば、炭化ケイ素から形成されるとしてもよい。
また、光学素子成形用型１，５，１０，１１は、レンズを成形するものであるとしたが、これに限ることはなく、プリズム等の他の光学素子を成形するものでも構わない。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１および請求項４に係る発明によれば、フッ素による母材表面層の表面粗さ増加を抑制できるため、プレス成形を行ってフッ素系の光学素子を成形しても、製造される光学素子の面精度保持を図ることができる。また、このことから光学素子成形用型を交換することなく多数の光学素子を成形できるため、フッ素系の光学素子の製造コスト削減を図ることができる。
【００５３】
また、請求項２および請求項３に係る発明によれば、プレス成形の際に母材表面層が型母材から剥離することを確実に防止できるため、繰り返しプレス成形を行ってフッ素系の光学素子を成形しても、母材表面層の表面粗さ増加を確実に防止して、光学素子の面精度を確実に保持できる。
【００５４】
また、請求項５に係る発明によれば、プレス成形を行う際に、ガラス素材が光学素子成形用型の成形面に融着することを防止できるため、繰り返しプレス成形を行うことによる成形面の表面粗さ増大を防止して、光学素子の面精度の低下を防ぐことができる。
【００５５】
また、請求項６および請求項７に係る発明によれば、プレス成形の際に接触層が母材表面層から剥離することを確実に防止できるため、繰り返しプレス成形を行ってフッ素系の光学素子を成形しても、接触層の成形面の表面粗さ増加を確実に防止して、光学素子の面精度を確実に保持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る光学素子成形用型の構成を示す概略断面図である。
【図２】この発明の第２の実施形態に係る光学素子成形用型の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１，５，１０，１１光学素子成形用型
２型母材
２ａ表面
３，１３母材表面層
１４接触層
Ｇガラス素材

Claims

フッ素系のガラス素材をプレス成形して光学素子を成形する光学素子成形方法であって、
超硬合金または炭化ケイ素からなる型母材と、プレス成形の際に前記ガラス素材に対向する前記型母材の表面に形成される母材表面層とを備え、
該母材表面層が、炭化タングステン、または炭化タングステンを含む合金、または炭素から構成されていると共に、
金属クロム、金属チタン、およびクロム、チタンの元素を含む窒化物、炭化物の含有量が合計で３モル％以下である光学素子成形用型を用いて、
前記フッ素系のガラス素材をプレス成形することを特徴とする光学素子成形方法。
前記母材表面層が、イオン化した窒素ガスもしくはアルゴンガスを電気的に加速して前記型母材の表面に照射しながら形成されたことを特徴とする請求項１に記載の光学素子成形方法。
前記母材表面層が、該母材表面層を構成する少なくとも１種類の元素からなるイオンを、該イオンとは逆極性の電圧にバイアスされた前記型母材の表面に向けて加速させ、前記型母材に注入又は付着させて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の光学素子成形方法。
フッ素系のガラス素材をプレス成形して光学素子を成形する光学素子成形方法であって、
型母材と、プレス成形の際に前記ガラス素材に対向する前記型母材の表面に形成される母材表面層とを備え、
これら型母材および母材表面層が、超硬合金または炭化ケイ素から構成され、
少なくとも前記母材表面層において、クロム、チタン、コバルト、ニッケルの元素の含有量が合計で５モル％以下である光学素子成形用型を用いて、
前記フッ素系のガラス素材をプレス成形することを特徴とする光学素子成形方法。
前記母材表面層の表面に、プレス成形の際に前記ガラス素材に接触する接触層が形成され、
該接触層が、イリジウム、レニウム、白金、オスミウム、パラジウム、ロジウム、ルテニウムから選択される少なくとも１種類の元素、またはこれら元素を含む合金、化合物から構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の光学素子成形方法。
前記接触層が、イオン化した窒素ガスもしくはアルゴンガスを電気的に加速して前記母材表面層の表面に照射しながら形成されたことを特徴とする請求項５に記載の光学素子成形方法。
前記接触層が、該接触層を構成する少なくとも１種類の元素、合金、化合物のイオンを、該イオンとは逆極性の電圧にバイアスされた前記母材表面層の表面に向けて加速させ、前記母材表面層に注入又は付着させて形成されたこと特徴とする請求項５に記載の光学素子成形方法。