JP4664705B2 - 内視鏡の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、内視鏡の特に先端部を構成するレンズ及びレンズ枠の製造方法に関する。
内視鏡の外筒の開口部にレンズ等のガラス部材を固定する際、内視鏡自身の小型化を損なわず、かつ、十分な接合強度と封止とを行うために、開口部の端部をメッキ等で半田付け可能に形成するとともに、ガラス部材の周囲端面に真空蒸着やスパッタリング等の真空プロセスによって下地層を形成した後、メッキ処理によって下地層を覆うメタライズ層とその上を覆う半田メッキ層とを形成し、ガラス部材の端面と開口部の端面とを半田にて接合している（例えば、特許文献１参照。）。
医療用内視鏡の場合、上記半田接合部分を体内に挿入する必要があるため、半田接合の際、フラックスを使用する代わりに水素炉によって表面を還元する方法が採られている。
しかしながら、水素炉ではフラックスを使用する場合に比べて表面の酸化膜を十分に除去しきれず、半田の回り込みが良くないために十分な密着強度を得ることが困難である。そのため、上記従来の製造方法では、半田メッキ層を施工するために真空プロセスとメッキ処理工程との両方を行う必要があり、生産のリードタイムが長くなってしまう。
特開平９−２６５０４６号公報
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、最表層における半田の流れ性を向上して密着強度の高い表面を短時間で得ることができる内視鏡の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る内視鏡の製造方法は、レンズと該レンズを支持するレンズ枠とが半田付けされた内視鏡の製造方法であって、前記レンズ枠の母材を加熱する工程と、前記母材と密着する成膜材料を下地層として成膜する工程と、半田と合金化可能な成膜材料を中間層として成膜する工程と、酸化を抑え半田と相性のよい成膜材料を最表層として成膜する工程とを有し、真空中で行われる前記レンズ枠成膜工程と、前記レンズの母材を加熱する工程と、前記母材と密着する成膜材料を下地層として成膜する工程と、半田と合金化可能な成膜材料を中間層として成膜する工程と、酸化を抑え半田と相性のよい成膜材料を最表層として成膜する工程とを有し、真空中で行われる前記レンズ成膜工程とを備え、前記レンズ枠成膜工程及び前記レンズ成膜工程のそれぞれが、前記中間層を成膜後に冷却する工程を備えていることを特徴とする。
本発明に係る内視鏡の製造方法は、レンズと該レンズを支持するレンズ枠とが半田付けされた内視鏡の製造方法であって、前記レンズ枠の母材を加熱する工程と、前記母材と密着する成膜材料を下地層として成膜する工程と、半田と合金化可能な成膜材料を中間層として成膜する工程と、酸化を抑え半田と相性のよい成膜材料を最表層として成膜する工程とを有し、真空中で行われる前記レンズ枠成膜工程と、前記レンズの母材を加熱する工程と、前記母材と密着する成膜材料を下地層として成膜する工程と、半田と合金化可能な成膜材料を中間層として成膜する工程と、酸化を抑え半田と相性のよい成膜材料を最表層として成膜する工程とを有し、真空中で行われる前記レンズ成膜工程とを備え、前記レンズ枠成膜工程及び前記レンズ成膜工程のそれぞれが、前記中間層を成膜後に冷却する工程を備えていることを特徴とする。
この内視鏡の製造方法は、レンズ及びレンズ枠のそれぞれの母材に成膜する際、何れも中間層を成膜した後に冷却する工程を備えているので、最表層を成膜する前の中間層形成後のレンズ及びレンズ枠のそれぞれの母材の表面温度を低下させることができる。従って、最表層を成膜した後に中間層の材料が最表層に析出してしまうのを好適に抑えることができ、水素炉を用いても半田の流れ性が良いため、十分な密着強度を得ることができる。
さらに、この内視鏡の製造方法は、成膜に関する工程をすべて真空中で行うので、成膜を容易に行うことができる。
また、本発明は、前記内視鏡の製造方法であって、前記冷却する工程における冷却温度を２５０℃以下とすることを特徴とする。
この内視鏡の製造方法は、レンズ及びレンズ枠に最表層を成膜した後に中間層の材料が最表層に析出してしまうのを好適に抑えることができる。
この内視鏡の製造方法は、レンズ及びレンズ枠に最表層を成膜した後に中間層の材料が最表層に析出してしまうのを好適に抑えることができる。
また、本発明は、前記内視鏡の製造方法であって、前記レンズ枠成膜工程が、前記レンズ枠の母材を加熱した後、所定の真空度下にてイオンを衝突させて表面のエッチングを行う工程を備えていることを特徴とする。
この内視鏡の製造方法は、表面をエッチングする工程を備えているので、成膜する前にレンズ枠の母材表面に形成された酸化膜を除去して膜の密着強度を向上することができる。
この内視鏡の製造方法は、表面をエッチングする工程を備えているので、成膜する前にレンズ枠の母材表面に形成された酸化膜を除去して膜の密着強度を向上することができる。
また、本発明は、前記内視鏡の製造方法であって、前記下地層が、クロム、チタン、銅、シリコンの何れか一つを備えていることを特徴とする。
この内視鏡の製造方法は、レンズやレンズ枠の材料に特定されずに高い密着強度で成膜することができる。
この内視鏡の製造方法は、レンズやレンズ枠の材料に特定されずに高い密着強度で成膜することができる。
また、本発明は、前記内視鏡の製造方法であって、前記中間層が、ニッケル、白金、銅の何れか一つを備えていることを特徴とする。
この内視鏡の製造方法は、半田との合金化を高めることができる。
この内視鏡の製造方法は、半田との合金化を高めることができる。
また、本発明は、前記内視鏡の製造方法であって、前記最表層が、金、銀、ニッケル、白金、銅の何れか一つを備えていることを特徴とする。
この内視鏡の製造方法は、表面の酸化を抑えるとともに、使用される半田の流れ性を向上させることができる。
この内視鏡の製造方法は、表面の酸化を抑えるとともに、使用される半田の流れ性を向上させることができる。
また、本発明は、前記内視鏡の製造方法であって、少なくとも前記レンズ枠端面における前記下地層の成膜厚さを６０ｎｍ以上とすることを特徴とする。
また、本発明は、前記内視鏡の製造方法であって、少なくとも前記レンズ側面における前記下地層の成膜厚さを２０ｎｍ以上とすることを特徴とする。
この内視鏡の製造方法は、母材と成膜層との密着性を好適に維持することができる。
また、本発明は、前記内視鏡の製造方法であって、少なくとも前記レンズ側面における前記下地層の成膜厚さを２０ｎｍ以上とすることを特徴とする。
この内視鏡の製造方法は、母材と成膜層との密着性を好適に維持することができる。
また、本発明は、前記内視鏡の製造方法であって、少なくとも前記レンズ枠端面における前記中間層の成膜厚さを３００ｎｍ以上４０００ｎｍ以下とすることを特徴とする。
また、本発明は、前記内視鏡の製造方法であって、少なくとも前記レンズ側面における前記中間層の成膜厚さを１００ｎｍ以上４０００ｎｍ以下とすることを特徴とする。
また、本発明は、前記内視鏡の製造方法であって、少なくとも前記レンズ側面における前記中間層の成膜厚さを１００ｎｍ以上４０００ｎｍ以下とすることを特徴とする。
この内視鏡の製造方法は、レンズ枠端面における中間層の膜厚が３００ｎｍ以上、又はレンズ側面における中間層の膜厚が１００ｎｍ以上なので、中間層と下地層との界面まで半田合金化されることを好適に抑えることができる。また、膜厚が４０００ｎｍ以下なので、自身の膜応力によって破壊されてしまうのを好適に抑えることができる。
また、本発明は、前記内視鏡の製造方法であって、少なくとも前記レンズ枠端面における前記最表層の成膜厚さを３０ｎｍ以上６００ｎｍ以下とすることを特徴とする。
また、本発明は、前記内視鏡の製造方法であって、少なくとも前記レンズ側面における最表層の成膜厚さを２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることを特徴とする。
また、本発明は、前記内視鏡の製造方法であって、少なくとも前記レンズ側面における最表層の成膜厚さを２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることを特徴とする。
この内視鏡の製造方法は、レンズ枠端面における最表層の膜厚が３０ｎｍ以上、又はレンズ側面における最表層の膜厚が２０ｎｍ以上なので、半田を施工する前に中間層の材料が表面に析出することを好適に抑えることができる。また、レンズ枠端面における最表層の膜厚が６００ｎｍ以下、又はレンズ側面における最表層の膜厚が１０００ｎｍ以下なので、半田との合金化を好適な状態に維持することができ、半田の融点が高くなるのを抑えることができる。
本発明によれば、レンズ枠及びレンズの最表層における半田の流れ性を向上して密着強度の高い表面を短時間で得ることができる。
本発明に係る第１の実施形態について、図１から図４を参照して説明する。
本実施形態に係る内視鏡１は、図１に示すように、ステンレス製のレンズ枠２と、このレンズ枠２にて支持されるレンズ３とが、金―すずを有する図示しない半田によって半田付けされている。
本実施形態に係る内視鏡１は、図１に示すように、ステンレス製のレンズ枠２と、このレンズ枠２にて支持されるレンズ３とが、金―すずを有する図示しない半田によって半田付けされている。
レンズ枠２には、レンズ３が嵌着する先端孔２ａと、後端側の後端孔２ｂと、両者よりも小径とされてそれぞれを連通する貫通孔２ｃとが配されている。
レンズ枠２の先端孔２ａ及び貫通孔２ｃの内面には、レンズ枠２の母材２Ａに対して密着性のよいクロム（成膜材料）からなる下地層５と、半田と合金化可能なニッケル（成膜材料）からなる中間層６と、酸化を抑え半田と相性のよい金（成膜材料）からなる最表層７とを有する枠用メタライズ膜８が成膜されている。
一方、レンズ３の外周面にも同様の構成を有するレンズ用メタライズ膜１０がレンズ３の母材３Ａに対して成膜されている。
レンズ枠２の先端孔２ａ及び貫通孔２ｃの内面には、レンズ枠２の母材２Ａに対して密着性のよいクロム（成膜材料）からなる下地層５と、半田と合金化可能なニッケル（成膜材料）からなる中間層６と、酸化を抑え半田と相性のよい金（成膜材料）からなる最表層７とを有する枠用メタライズ膜８が成膜されている。
一方、レンズ３の外周面にも同様の構成を有するレンズ用メタライズ膜１０がレンズ３の母材３Ａに対して成膜されている。
次に、本実施形態に係る内視鏡１の枠用メタライズ膜８及びレンズ用メタライズ膜１０をそれぞれスパッタリングにて成膜する工程、及び、作用・効果について説明する。
レンズ枠２及びレンズ３を成膜するために、図２に示す成膜装置１１を使用する。
この成膜装置１１は、成膜前のレンズ枠２又はレンズ３のそれぞれの母材２Ａ、３Ａを収納するストッカー１２と、ストッカー１２を収納する大気雰囲気のストッカー室１３と、成膜のためのスパッタリングを行うために常時真空状態とされるスパッタ室１５と、ストッカー室１３とスパッタ室１５とを連結するロードロック室１６とを備えている。
ストッカー室１３、ロードロック室１６及びスパッタ室１５は直列に接続されて連通されており、それぞれの内部をストッカー１２が移動可能とされている。
レンズ枠２及びレンズ３を成膜するために、図２に示す成膜装置１１を使用する。
この成膜装置１１は、成膜前のレンズ枠２又はレンズ３のそれぞれの母材２Ａ、３Ａを収納するストッカー１２と、ストッカー１２を収納する大気雰囲気のストッカー室１３と、成膜のためのスパッタリングを行うために常時真空状態とされるスパッタ室１５と、ストッカー室１３とスパッタ室１５とを連結するロードロック室１６とを備えている。
ストッカー室１３、ロードロック室１６及びスパッタ室１５は直列に接続されて連通されており、それぞれの内部をストッカー１２が移動可能とされている。
スパッタ室１５は、成膜に用いるターゲット別にさらに部屋が分かれており、下地層５を成膜するための第一の部屋１５Ａと、中間層６を成膜する第二の部屋１５Ｂと、最表層７を成膜する第三の部屋１５Ｃとを備えている。
第一の部屋１５Ａには、クロムを含む第一ターゲット１７が移動してきた母材２Ａ又は母材３Ａに対向するように配されている。同様に、第二の部屋１５Ｂにはニッケルを含む第二ターゲット１８が、第三の部屋１５Ｃには金を含む第三ターゲット２０がそれぞれ母材２Ａ又は母材３Ａに対向するように配されている。
ストッカー１２には、レンズ枠２の先端孔２ａが開口する端面２ｄ又はレンズ３の側面３ａが各ターゲット１７、１８、２０とそれぞれ対向するように母材２Ａ又は母材３Ａが配置される。
第一の部屋１５Ａには、クロムを含む第一ターゲット１７が移動してきた母材２Ａ又は母材３Ａに対向するように配されている。同様に、第二の部屋１５Ｂにはニッケルを含む第二ターゲット１８が、第三の部屋１５Ｃには金を含む第三ターゲット２０がそれぞれ母材２Ａ又は母材３Ａに対向するように配されている。
ストッカー１２には、レンズ枠２の先端孔２ａが開口する端面２ｄ又はレンズ３の側面３ａが各ターゲット１７、１８、２０とそれぞれ対向するように母材２Ａ又は母材３Ａが配置される。
ロードロック室１６には、ストッカー室１３とロードロック室１６とを仕切る第一真空弁２１と、ロードロック室１６とスパッタ室１５とを仕切る第二真空弁２２とが配されており、図示しない真空ポンプと連動して大気圧下にある母材２Ａ又は母材３Ａをスパッタ室１５に移動できるように真空引き可能とされている。
この成膜装置１１によるレンズ枠２の成膜工程（Ｓ１）は、レンズ枠２の母材２Ａを加熱する工程（Ｓ０１）と、イオンボンバード工程（Ｓ０２）と、クロムを下地層５として成膜する工程（Ｓ０３）と、ニッケルを中間層６として成膜する工程（Ｓ０４）と、中間層６が成膜されたレンズ枠２を冷却する工程（Ｓ０５）と、金を最表層７として成膜する工程（Ｓ０６）とを備えている。
また、レンズ３の成膜工程（Ｓ２）は、レンズ３の母材３Ａを加熱する工程（Ｓ１１）と、クロムを下地層５として成膜する工程（Ｓ１２）と、ニッケルを中間層６として成膜する工程（Ｓ１３）と、中間層６が成膜されたレンズ３を冷却する工程（Ｓ１４）と、金を最表層７として成膜する工程（Ｓ１５）とを備えている。
まず、レンズ枠２の成膜工程（Ｓ１）について説明する。
レンズ枠２の母材２Ａを加熱する工程（Ｓ０１）では、レンズ枠２の母材２Ａを収納するストッカー１２をストッカー室１３から第二真空弁２２を閉じた状態で大気圧とされたロードロック室１６内に移動する。
レンズ枠２の母材２Ａを加熱する工程（Ｓ０１）では、レンズ枠２の母材２Ａを収納するストッカー１２をストッカー室１３から第二真空弁２２を閉じた状態で大気圧とされたロードロック室１６内に移動する。
ロードロック室１６内に母材２Ａを収納するストッカー１２を移動後、第一真空弁２１を閉じてロードロック室１６内を不図示の真空ポンプによって真空引きする。
所定の真空度になった状態で第二真空弁２２を開き、母材２Ａを収納するストッカー１２を第一の部屋１５Ａに移動する。
そして、常温から３８０℃まで１時間で昇温して母材２Ａを加熱する。
所定の真空度になった状態で第二真空弁２２を開き、母材２Ａを収納するストッカー１２を第一の部屋１５Ａに移動する。
そして、常温から３８０℃まで１時間で昇温して母材２Ａを加熱する。
次に、イオンボンバード工程（Ｓ０２）に移行する。
ここでは、第一の部屋１５ＡにＡｒガスを１０−１〜数Ｐａの圧力にて供給し、母材２Ａに電圧を印加して放電させてＡｒプラズマを発生する。そして、母材２ＡにＡｒイオンを入射させて表面の酸化膜を取り除くとともに表面を活性化させる。この工程を５分間実施する。
ここでは、第一の部屋１５ＡにＡｒガスを１０−１〜数Ｐａの圧力にて供給し、母材２Ａに電圧を印加して放電させてＡｒプラズマを発生する。そして、母材２ＡにＡｒイオンを入射させて表面の酸化膜を取り除くとともに表面を活性化させる。この工程を５分間実施する。
その後、クロムを下地層５として成膜する工程（Ｓ０３）に移行する。
そのため、母材２Ａを収納するストッカー１２を第一ターゲット１７と対向する位置まで第一の部屋１５Ａ内にて移動する。
そして、スパッタリング等の公知の方法によって少なくともレンズ枠２の端面２ｄとなる部分の膜厚が６０ｎｍ以上になるまで下地層５を成膜する。
そのため、母材２Ａを収納するストッカー１２を第一ターゲット１７と対向する位置まで第一の部屋１５Ａ内にて移動する。
そして、スパッタリング等の公知の方法によって少なくともレンズ枠２の端面２ｄとなる部分の膜厚が６０ｎｍ以上になるまで下地層５を成膜する。
続いて、母材２Ａを収納するストッカー１２を第一の部屋１５Ａから第二の部屋１５Ｂに移動してニッケルを中間層６として成膜する工程（Ｓ０４）を行う。
ここでは、下地層５が成膜された母材２Ａを、第二ターゲット１８と対向させ、スパッタリング等の公知の方法によって少なくともレンズ枠２の端面２ｄとなる部分の膜厚が３００ｎｍ以上になるまで中間層６を成膜する。
ここでは、下地層５が成膜された母材２Ａを、第二ターゲット１８と対向させ、スパッタリング等の公知の方法によって少なくともレンズ枠２の端面２ｄとなる部分の膜厚が３００ｎｍ以上になるまで中間層６を成膜する。
次に、冷却工程（Ｓ０５）に移行する。
ここでは、雰囲気温度が２５０℃以下に低下するまで、母材２Ａへの電圧供給及びストッカー１２の移動を１時間停止する。なお、このとき、自然放冷ではなく、冷却器等を接触させて強制的に冷却して２５０℃以下としても構わない。
これによって、母材２Ａ表面も２５０℃以下まで低下する。
ここでは、雰囲気温度が２５０℃以下に低下するまで、母材２Ａへの電圧供給及びストッカー１２の移動を１時間停止する。なお、このとき、自然放冷ではなく、冷却器等を接触させて強制的に冷却して２５０℃以下としても構わない。
これによって、母材２Ａ表面も２５０℃以下まで低下する。
そして、金を最表層７として成膜する工程（Ｓ０６）に移行する。
そのため、冷却後の母材２Ａを収納するストッカー１２を第二の部屋１５Ｂから第三の部屋１５Ｃに移動して、第三ターゲット２０と対向させる。
その後、公知の方法によって少なくともレンズ枠２の端面２ｄとなる部分の膜厚が３０ｎｍ以上になるまで最表層７を成膜する。
こうして、枠用メタライズ膜８が成膜されたレンズ枠２が得られる。
そのため、冷却後の母材２Ａを収納するストッカー１２を第二の部屋１５Ｂから第三の部屋１５Ｃに移動して、第三ターゲット２０と対向させる。
その後、公知の方法によって少なくともレンズ枠２の端面２ｄとなる部分の膜厚が３０ｎｍ以上になるまで最表層７を成膜する。
こうして、枠用メタライズ膜８が成膜されたレンズ枠２が得られる。
次に、レンズ３の成膜工程（Ｓ２）について説明する。
レンズ３の母材３Ａを加熱する工程（Ｓ１１）では、レンズ枠２の場合の工程（Ｓ０１）と同様に、レンズ３の母材３Ａを収納するストッカー１２をストッカー室１３から第一の部屋１５Ａに移動する。
そして、常温から１時間で３８０℃まで昇温して母材３Ａを加熱する。
レンズ３の母材３Ａを加熱する工程（Ｓ１１）では、レンズ枠２の場合の工程（Ｓ０１）と同様に、レンズ３の母材３Ａを収納するストッカー１２をストッカー室１３から第一の部屋１５Ａに移動する。
そして、常温から１時間で３８０℃まで昇温して母材３Ａを加熱する。
次に、クロムを下地層５として成膜する工程（Ｓ１２）に移行する。
レンズ枠２の場合の工程（Ｓ０３）と同様に、母材３Ａを収納するストッカー１２を第一ターゲット１７と対向する位置まで第一の部屋１５Ａ内にて移動する。
そして、スパッタリング等の公知の方法によって少なくともレンズ３の側面３ａとなる部分の膜厚が２０ｎｍ以上になるまで下地層５を成膜する。
レンズ枠２の場合の工程（Ｓ０３）と同様に、母材３Ａを収納するストッカー１２を第一ターゲット１７と対向する位置まで第一の部屋１５Ａ内にて移動する。
そして、スパッタリング等の公知の方法によって少なくともレンズ３の側面３ａとなる部分の膜厚が２０ｎｍ以上になるまで下地層５を成膜する。
続いて、母材３Ａを収納するストッカー１２を第一の部屋１５Ａから第二の部屋１５Ｂに移動してニッケルを中間層６として成膜する工程（Ｓ１３）を行う。
ここでは、下地層５が成膜された母材３Ａを、第二ターゲット１８と対向させ、スパッタリング等の公知の方法によって少なくともレンズ３の側面３ａとなる部分の膜厚が１００ｎｍ以上になるまで中間層６を成膜する。
ここでは、下地層５が成膜された母材３Ａを、第二ターゲット１８と対向させ、スパッタリング等の公知の方法によって少なくともレンズ３の側面３ａとなる部分の膜厚が１００ｎｍ以上になるまで中間層６を成膜する。
次に、冷却工程（Ｓ１４）に移行する。
ここでは、レンズ枠２における冷却工程（Ｓ０５）と同様に、雰囲気温度が２５０℃以下に低下するまで、母材３Ａへの電圧供給及びストッカー１２の移動を１時間停止する。なお、このとき、自然放冷ではなく、冷却器等を接触させて強制的に冷却して２５０℃以下としても構わない。
これによって、母材３Ａ表面も２５０℃以下まで低下する。
ここでは、レンズ枠２における冷却工程（Ｓ０５）と同様に、雰囲気温度が２５０℃以下に低下するまで、母材３Ａへの電圧供給及びストッカー１２の移動を１時間停止する。なお、このとき、自然放冷ではなく、冷却器等を接触させて強制的に冷却して２５０℃以下としても構わない。
これによって、母材３Ａ表面も２５０℃以下まで低下する。
そして、金を最表層７として成膜する工程（Ｓ１５）に移行する。
そのため、冷却後の母材３Ａを収納するストッカー１２を第二の部屋１５Ｂから第三の部屋１５Ｃに移動して、レンズ枠２の場合における工程（Ｓ０６）と同様に少なくともレンズ３の側面３ａとなる部分の膜厚が２０ｎｍ以上になるまで最表層７を成膜する。
こうして、レンズ用メタライズ膜１０が成膜されたレンズ３が得られる。
そのため、冷却後の母材３Ａを収納するストッカー１２を第二の部屋１５Ｂから第三の部屋１５Ｃに移動して、レンズ枠２の場合における工程（Ｓ０６）と同様に少なくともレンズ３の側面３ａとなる部分の膜厚が２０ｎｍ以上になるまで最表層７を成膜する。
こうして、レンズ用メタライズ膜１０が成膜されたレンズ３が得られる。
このレンズ３をレンズ枠２の先端孔２ａに嵌合させた状態にて、金―すずからなる不図示の半田をレンズ枠２の端面２ｄ側から流し込み、レンズ３と密着させる。
この内視鏡の製造方法によれば、レンズ枠２及びレンズ３のそれぞれの母材２Ａ、３Ａを成膜する際、何れも中間層６を成膜した後に冷却する工程を備えているので、最表層７を成膜する前に中間層６が形成されたレンズ枠２の母材２Ａ及びレンズ３の母材３Ａそれぞれの表面温度を低下させることができる。従って、最表層７を成膜した後に中間層６のニッケルが最表層７に析出してしまうのを好適に抑えることができる。
この結果、最表層７における半田の流れ性を向上して密着強度の高い表面を短時間で得ることができる。
この結果、最表層７における半田の流れ性を向上して密着強度の高い表面を短時間で得ることができる。
この際、冷却温度を例えば２８０℃としても半田による密着性が不十分であるのに対し、本実施形態では２５０℃以下としているので、ニッケルの析出を好適に抑えることができる。
また、レンズ枠２の成膜工程（Ｓ１）が表面をエッチングするイオンボンバード工程（Ｓ０２）を備えているので、成膜する前にレンズ枠２の母材２Ａ表面に形成された酸化膜を除去して膜の密着強度を向上することができる。
また、レンズ枠２の成膜工程（Ｓ１）が表面をエッチングするイオンボンバード工程（Ｓ０２）を備えているので、成膜する前にレンズ枠２の母材２Ａ表面に形成された酸化膜を除去して膜の密着強度を向上することができる。
さらに、下地層５がクロムを備えているので、レンズ３やステンレス製のレンズ枠２に対しても高い密着強度で成膜することができる。
特に、少なくともレンズ枠２の端面２ｄにおける下地層５の成膜厚さが６０ｎｍ以上とされ、少なくともレンズ３の側面３ａにおける下地層５の成膜厚さが２０ｎｍ以上とされているので、母材２Ａと枠用メタライズ膜８と、及び、母材３Ａとレンズ用メタライズ膜１０との密着性をそれぞれ好適に維持することができる。
特に、少なくともレンズ枠２の端面２ｄにおける下地層５の成膜厚さが６０ｎｍ以上とされ、少なくともレンズ３の側面３ａにおける下地層５の成膜厚さが２０ｎｍ以上とされているので、母材２Ａと枠用メタライズ膜８と、及び、母材３Ａとレンズ用メタライズ膜１０との密着性をそれぞれ好適に維持することができる。
また、中間層６がニッケルを備えているので、半田との合金化を高めることができる。
特に、少なくともレンズ枠２の端面２ｄにおける中間層６の成膜厚さが３００ｎｍ以上、レンズ３の側面３ａにおける中間層６の成膜厚さが１００ｎｍ以上とされているので、半田がニッケルと反応することがあっても下地層５までの半田合金化を好適に抑えることができる。
特に、少なくともレンズ枠２の端面２ｄにおける中間層６の成膜厚さが３００ｎｍ以上、レンズ３の側面３ａにおける中間層６の成膜厚さが１００ｎｍ以上とされているので、半田がニッケルと反応することがあっても下地層５までの半田合金化を好適に抑えることができる。
また、最表層７が金を備えているので、成膜されたレンズ枠２及びレンズ３のそれぞれの表面の酸化を抑えるとともに、使用される半田の流れ性を向上させることができる。
特に、少なくともレンズ枠２の端面２ｄにおける最表層７の成膜厚さが３０ｎｍ以上、レンズ３の側面３ａにおける最表層７の成膜厚さが２０ｎｍ以上とされているので、半田を施工する前に中間層６のニッケルが表面に析出することを好適に抑えることができる。
特に、少なくともレンズ枠２の端面２ｄにおける最表層７の成膜厚さが３０ｎｍ以上、レンズ３の側面３ａにおける最表層７の成膜厚さが２０ｎｍ以上とされているので、半田を施工する前に中間層６のニッケルが表面に析出することを好適に抑えることができる。
次に、第２の実施形態について説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る内視鏡の製造方法が、先端孔、後端孔、貫通孔のそれぞれが略同一径とされたレンズ枠を特に対象としている点である。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る内視鏡の製造方法が、先端孔、後端孔、貫通孔のそれぞれが略同一径とされたレンズ枠を特に対象としている点である。
本実施形態に係るレンズ枠の成膜工程について説明する。
まず、第１の実施形態と同様に、レンズ枠の母材を加熱する工程を実施する。
そして、第１の実施形態と同様のイオンボンバード工程を３０分間実施した後、第１の実施形態と同様、クロムを下地層として成膜する工程に移行し、少なくともレンズ枠の端面となる部分の膜厚が６００ｎｍになるまで下地層を成膜する。
まず、第１の実施形態と同様に、レンズ枠の母材を加熱する工程を実施する。
そして、第１の実施形態と同様のイオンボンバード工程を３０分間実施した後、第１の実施形態と同様、クロムを下地層として成膜する工程に移行し、少なくともレンズ枠の端面となる部分の膜厚が６００ｎｍになるまで下地層を成膜する。
続いて、レンズ枠の母材を第一の部屋１５Ａから第二の部屋１５Ｂに移動してニッケルを中間層として成膜する工程を行う。
本実施形態では、第１の実施形態と同様の方法によって、少なくともレンズ枠の端面となる部分に２０００ｎｍの膜厚の中間層を成膜する。なお、中間層の膜厚は、３００ｎｍ以上であればよい。
本実施形態では、第１の実施形態と同様の方法によって、少なくともレンズ枠の端面となる部分に２０００ｎｍの膜厚の中間層を成膜する。なお、中間層の膜厚は、３００ｎｍ以上であればよい。
次に、第１の実施形態と同様の冷却工程に移行する。
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に雰囲気温度が２５０℃以下に低下するまで、レンズ枠の母材への電圧供給及びストッカー１２の移動を１時間停止する。
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に雰囲気温度が２５０℃以下に低下するまで、レンズ枠の母材への電圧供給及びストッカー１２の移動を１時間停止する。
そして、金を最表層として成膜する工程に移行して、第１の実施形態と同様の方法にて少なくともレンズ枠の端面となる部分に３００ｎｍの膜厚の最表層を成膜する。なお、最表層の膜厚は、３０ｎｍ以上であればよい。
こうして、枠用メタライズ膜が成膜されたレンズ枠が得られる。
この内視鏡の製造方法によれば、イオンボンバード工程を第１の実施形態の場合よりも長い時間実施し、かつ、下地層の膜厚を６００ｎｍとしているので、レンズ枠の孔形状が先端から後端まで略同一径のものであっても、貫通孔の先端側の端面から後端側の深い位置まで高い密着強度の枠用メタライズ層を形成することができる。
この内視鏡の製造方法によれば、イオンボンバード工程を第１の実施形態の場合よりも長い時間実施し、かつ、下地層の膜厚を６００ｎｍとしているので、レンズ枠の孔形状が先端から後端まで略同一径のものであっても、貫通孔の先端側の端面から後端側の深い位置まで高い密着強度の枠用メタライズ層を形成することができる。
次に、第３の実施形態について説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第３の実施形態と他の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る内視鏡の製造方法が、厚いレンズであってもレンズ枠との嵌合部分が短いレンズを特に対象としている点である。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第３の実施形態と他の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る内視鏡の製造方法が、厚いレンズであってもレンズ枠との嵌合部分が短いレンズを特に対象としている点である。
本実施形態に係るレンズの成膜工程について説明する。
まず、第１の実施形態と同様に、レンズの母材を加熱する工程を実施する。
そして、第１の実施形態と同様、クロムを下地層として成膜する工程に移行し、少なくともレンズ枠の端面となる部分の膜厚が５００ｎｍになるまで下地層を成膜する。
まず、第１の実施形態と同様に、レンズの母材を加熱する工程を実施する。
そして、第１の実施形態と同様、クロムを下地層として成膜する工程に移行し、少なくともレンズ枠の端面となる部分の膜厚が５００ｎｍになるまで下地層を成膜する。
続いて、レンズの母材を第一の部屋１５Ａから第二の部屋１５Ｂに移動してニッケルを中間層として成膜する工程を行う。
本実施形態では、第１の実施形態と同様の方法によって、少なくともレンズの端面となる部分に２０００ｎｍの膜厚の中間層を成膜する。なお、中間層の膜厚は、１００ｎｍ以上であればよい。
本実施形態では、第１の実施形態と同様の方法によって、少なくともレンズの端面となる部分に２０００ｎｍの膜厚の中間層を成膜する。なお、中間層の膜厚は、１００ｎｍ以上であればよい。
次に、第１の実施形態と同様の冷却工程に移行する。
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に雰囲気温度が２５０℃以下に低下するまで、レンズの母材への電圧供給及びストッカー１２の移動を１時間停止する。
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に雰囲気温度が２５０℃以下に低下するまで、レンズの母材への電圧供給及びストッカー１２の移動を１時間停止する。
そして、金を最表層として成膜する工程に移行して、第１の実施形態と同様の方法にて少なくともレンズの側面となる部分の膜厚が１０００ｎｍになるまで最表層を成膜する。
こうして、レンズ用メタライズ膜が成膜されたレンズが得られる。
この内視鏡の製造方法によれば、下地層の膜厚を５００ｎｍとし、かつ、最表層の膜厚を１０００ｎｍとしているので、レンズの厚みが厚く、かつ、レンズ枠との嵌合深さが浅い場合にもレンズとレンズ枠との密着強度を高め、半田の流れ性を向上することができる。また、最表層の膜厚が１０００ｎｍなので、半田との合金化を好適な状態に維持することができ、これを越える膜厚にして半田の合金化による融点の上昇を抑えることができる。
この内視鏡の製造方法によれば、下地層の膜厚を５００ｎｍとし、かつ、最表層の膜厚を１０００ｎｍとしているので、レンズの厚みが厚く、かつ、レンズ枠との嵌合深さが浅い場合にもレンズとレンズ枠との密着強度を高め、半田の流れ性を向上することができる。また、最表層の膜厚が１０００ｎｍなので、半田との合金化を好適な状態に維持することができ、これを越える膜厚にして半田の合金化による融点の上昇を抑えることができる。
次に、第４の実施形態について説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第４の実施形態と他の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る内視鏡の製造方法が、厚いレンズが嵌合するために先端孔の深さが深いレンズ枠及びそれに嵌着するレンズを特に対象としている点である。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第４の実施形態と他の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る内視鏡の製造方法が、厚いレンズが嵌合するために先端孔の深さが深いレンズ枠及びそれに嵌着するレンズを特に対象としている点である。
本実施形態に係るレンズ枠の成膜工程について説明する。
まず、第１の実施形態と同様に、レンズ枠の母材を加熱する工程及びイオンボンバード工程実施した後、クロムを下地層として成膜する工程に移行し、第２の実施形態と同様、少なくともレンズ枠の端面となる部分の膜厚が６００ｎｍになるまで下地層を成膜する。
まず、第１の実施形態と同様に、レンズ枠の母材を加熱する工程及びイオンボンバード工程実施した後、クロムを下地層として成膜する工程に移行し、第２の実施形態と同様、少なくともレンズ枠の端面となる部分の膜厚が６００ｎｍになるまで下地層を成膜する。
続いて、レンズ枠の母材を第一の部屋１５Ａから第二の部屋１５Ｂに移動してニッケルを中間層として成膜する工程を行う。
本実施形態では、上記の実施形態と同様の方法によって、少なくともレンズ枠の端面となる部分の膜厚が３０００ｎｍになるまで中間層を成膜する。
本実施形態では、上記の実施形態と同様の方法によって、少なくともレンズ枠の端面となる部分の膜厚が３０００ｎｍになるまで中間層を成膜する。
次に、第１の実施形態と同様の冷却工程に移行する。
本実施形態においても、上記の実施形態と同様に雰囲気温度が２５０℃以下に低下するまで、レンズ枠の母材への電圧供給及びストッカー１２の移動を１時間停止する。
本実施形態においても、上記の実施形態と同様に雰囲気温度が２５０℃以下に低下するまで、レンズ枠の母材への電圧供給及びストッカー１２の移動を１時間停止する。
そして、金を最表層として成膜する工程に移行して、第１の実施形態と同様の方法にて少なくともレンズ枠の端面となる部分の膜厚が６００ｎｍになるまで最表層を成膜する。なお、最表層の膜厚は、３０ｎｍ以上であればよい。
こうして、枠用メタライズ膜が成膜されたレンズ枠が得られる。
こうして、枠用メタライズ膜が成膜されたレンズ枠が得られる。
次に、レンズの成膜工程について説明する。
まず、第１の実施形態と同様に、レンズの母材を加熱する工程を実施する。
そして、第１の実施形態と同様、クロムを下地層として成膜する工程に移行し、少なくともレンズ枠の端面となる部分の膜厚が１５０ｎｍ以上になるまで下地層を成膜する。
まず、第１の実施形態と同様に、レンズの母材を加熱する工程を実施する。
そして、第１の実施形態と同様、クロムを下地層として成膜する工程に移行し、少なくともレンズ枠の端面となる部分の膜厚が１５０ｎｍ以上になるまで下地層を成膜する。
続いて、レンズの母材を第一の部屋１５Ａから第二の部屋１５Ｂに移動してニッケルを中間層として成膜する工程を行う。
本実施形態では、第１の実施形態と同様の方法によって、少なくともレンズの端面となる部分の膜厚が３０００ｎｍになるまで中間層を成膜する。
本実施形態では、第１の実施形態と同様の方法によって、少なくともレンズの端面となる部分の膜厚が３０００ｎｍになるまで中間層を成膜する。
次に、第１の実施形態と同様の冷却工程に移行する。
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に雰囲気温度が２５０℃以下に低下するまで、レンズの母材への電圧供給及びストッカー１２の移動を１時間停止する。
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に雰囲気温度が２５０℃以下に低下するまで、レンズの母材への電圧供給及びストッカー１２の移動を１時間停止する。
そして、金を最表層として成膜する工程に移行して、第１の実施形態と同様の方法にて少なくともレンズの側面となる部分に５００ｎｍの膜厚の最表層を成膜する。
こうして、レンズ用メタライズ膜が成膜されたレンズが得られる。
こうして、レンズ用メタライズ膜が成膜されたレンズが得られる。
この内視鏡の製造方法によれば、レンズの厚みが厚く、かつ、レンズ枠との嵌合深さが深い場合に、レンズ枠の端面にて長時間半田に晒されていても中間層と下地層との界面まで半田合金化するのを抑えて、孔の奥のほうまで半田を良好に流すことができる。
また、中間層の膜厚が４０００ｎｍ以下なので、自身の膜応力によって破壊されてしまうのを好適に抑えることができる。
さらに、レンズ枠の最表層の膜厚が６００ｎｍ以下なので、半田との合金化を好適な状態に維持することができ、半田の融点が高くなるのを好適に抑えることができる。
また、中間層の膜厚が４０００ｎｍ以下なので、自身の膜応力によって破壊されてしまうのを好適に抑えることができる。
さらに、レンズ枠の最表層の膜厚が６００ｎｍ以下なので、半田との合金化を好適な状態に維持することができ、半田の融点が高くなるのを好適に抑えることができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、下地層としてクロム、中間層としてニッケル、最表層として金をそれぞれ備えているとしているが、これら材料に限られることはない。例えば、下地層にあってはチタン、銅、シリコンの何れか一つを備えていてもよく、クロムの場合と同様の作用・効果を得ることができる。
例えば、上記実施形態では、下地層としてクロム、中間層としてニッケル、最表層として金をそれぞれ備えているとしているが、これら材料に限られることはない。例えば、下地層にあってはチタン、銅、シリコンの何れか一つを備えていてもよく、クロムの場合と同様の作用・効果を得ることができる。
また、中間層にあっては、白金、銅の何れか一つを備えていてもよく、ニッケルの場合と同様の作用・効果を奏することができる。
さらに、最表層にあっては、銀、ニッケル、白金、銅の何れか一つを備えていてもよく、金の場合と同様の作用・効果を奏することができる。
また、これらの成膜は、スパッタリングのみならず、真空蒸着やイオンプレーティングによって行っても良い。
さらに、最表層にあっては、銀、ニッケル、白金、銅の何れか一つを備えていてもよく、金の場合と同様の作用・効果を奏することができる。
また、これらの成膜は、スパッタリングのみならず、真空蒸着やイオンプレーティングによって行っても良い。
１ 内視鏡
２ レンズ枠
２Ａ 母材
２ｄ 端面
３ レンズ
３Ａ 母材
３ａ 側面
５ 下地層
６ 中間層
７ 最表層
２ レンズ枠
２Ａ 母材
２ｄ 端面
３ レンズ
３Ａ 母材
３ａ 側面
５ 下地層
６ 中間層
７ 最表層
Claims (12)
- レンズと該レンズを支持するレンズ枠とが半田付けされた内視鏡の製造方法であって、
前記レンズ枠の母材を加熱する工程と、前記母材と密着する成膜材料を下地層として成膜する工程と、半田と合金化可能な成膜材料を中間層として成膜する工程と、酸化を抑え半田と相性のよい成膜材料を最表層として成膜する工程とを有し、真空中で行われる前記レンズ枠成膜工程と、
前記レンズの母材を加熱する工程と、前記母材と密着する成膜材料を下地層として成膜する工程と、半田と合金化可能な成膜材料を中間層として成膜する工程と、酸化を抑え半田と相性のよい成膜材料を最表層として成膜する工程とを有し、真空中で行われる前記レンズ成膜工程とを備え、
前記レンズ枠成膜工程及び前記レンズ成膜工程のそれぞれが、前記中間層を成膜後に冷却する工程を備えていることを特徴とする内視鏡の製造方法。 - 前記冷却する工程における冷却温度を２５０℃以下とすることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡の製造方法。
- 前記レンズ枠成膜工程が、前記レンズ枠の母材を加熱した後、所定の真空度下にてイオンを衝突させて表面のエッチングを行う工程を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の内視鏡の製造方法。
- 前記下地層が、クロム、チタン、銅、シリコンの何れか一つを備えていることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の内視鏡の製造方法。
- 前記中間層が、ニッケル、白金、銅の何れか一つを備えていることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の内視鏡の製造方法。
- 前記最表層が、金、銀、ニッケル、白金、銅の何れか一つを備えていることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の内視鏡の製造方法。
- 少なくとも前記レンズ枠端面における前記下地層の成膜厚さを６０ｎｍ以上とすることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の内視鏡の製造方法。
- 少なくとも前記レンズ枠端面における前記中間層の成膜厚さを３００ｎｍ以上４０００ｎｍ以下とすることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の内視鏡の製造方法。
- 少なくとも前記レンズ枠端面における前記最表層の成膜厚さを３０ｎｍ以上６００ｎｍ以下とすることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の内視鏡の製造方法。
- 少なくとも前記レンズ側面における前記下地層の成膜厚さを２０ｎｍ以上とすることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の内視鏡の製造方法。
- 少なくとも前記レンズ側面における前記中間層の成膜厚さを１００ｎｍ以上４０００ｎｍ以下とすることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の内視鏡の製造方法。
- 少なくとも前記レンズ側面における最表層の成膜厚さを２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とすることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載の内視鏡の製造方法。
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