JPH02239124A - 光学素子成形用型の製造方法 - Google Patents
光学素子成形用型の製造方法Info
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- JPH02239124A JPH02239124A JP5624589A JP5624589A JPH02239124A JP H02239124 A JPH02239124 A JP H02239124A JP 5624589 A JP5624589 A JP 5624589A JP 5624589 A JP5624589 A JP 5624589A JP H02239124 A JPH02239124 A JP H02239124A
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、レンズ、プリズム等の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を製造する方
法に関するものである。
子のプレス成形に用いる光学素子成形用型を製造する方
法に関するものである。
研摩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レンズの製造におい
て必要とされた複雑な工程をなくし、簡単且つ安価にレ
ンズを製造することを可能とし、近来、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丸。
ってレンズを製造する技術は従来のレンズの製造におい
て必要とされた複雑な工程をなくし、簡単且つ安価にレ
ンズを製造することを可能とし、近来、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丸。
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K要求される性質としては、硬さ、耐熱性、離型性
、鏡面加工性等に優れている事が挙げられる。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。
型材K要求される性質としては、硬さ、耐熱性、離型性
、鏡面加工性等に優れている事が挙げられる。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、%開昭49−51112
には13Crマルテンサイト鋼が、特開昭52−456
13にはSIC及びS13N4が、特開昭60−246
230には超硬合金に貴金属をコーティングした材料が
提案されている。
には13Crマルテンサイト鋼が、特開昭52−456
13にはSIC及びS13N4が、特開昭60−246
230には超硬合金に貴金属をコーティングした材料が
提案されている。
また、特開昭61−183134にはダイヤモンド薄膜
又はダイヤモンド状炭素展をコーティングした材料が提
案されている。
又はダイヤモンド状炭素展をコーティングした材料が提
案されている。
しかしながら、1 3Crマルテンサイト鋼は酸化しや
すく、さらK高温でF6が硝子中に拡散して硝子が着色
する欠点をもつ。又、SIC, St5N4は一般的に
は酸化されにくいとされているが、高温ではやはり酸化
がおこり表面に8102の膜が形成される為硝子と融着
を起こし、さらに高硬度の為型自体の加工性が極めて悪
いという欠点を持つ。又、貴金属をコーティングした材
料は融着は起こしκ〈いが,極めて軟かい為、傷がつき
ゃすぐ又変形しやすい欠点をもつ。
すく、さらK高温でF6が硝子中に拡散して硝子が着色
する欠点をもつ。又、SIC, St5N4は一般的に
は酸化されにくいとされているが、高温ではやはり酸化
がおこり表面に8102の膜が形成される為硝子と融着
を起こし、さらに高硬度の為型自体の加工性が極めて悪
いという欠点を持つ。又、貴金属をコーティングした材
料は融着は起こしκ〈いが,極めて軟かい為、傷がつき
ゃすぐ又変形しやすい欠点をもつ。
また、ダイヤモンド薄膜をコーティングし九ものは、そ
の表面が数1ooo1〜数μm程度の凹凸を有し平坦で
ないために、良質なレンズが成形サれないという欠点を
もつ。
の表面が数1ooo1〜数μm程度の凹凸を有し平坦で
ないために、良質なレンズが成形サれないという欠点を
もつ。
更に、特開昭61−183134のように、イオンビー
ム・スノ々ツタによって形成された単なる均一組成のダ
イヤモンド状炭素膜には、窒素雰囲気下で成形すると、
ガラス中の酸化鉛が還元されて鉛となって析出し、型の
面精度や耐久性を低下させたり、成形したレンズの面精
度を下げるという欠点をもつ。
ム・スノ々ツタによって形成された単なる均一組成のダ
イヤモンド状炭素膜には、窒素雰囲気下で成形すると、
ガラス中の酸化鉛が還元されて鉛となって析出し、型の
面精度や耐久性を低下させたり、成形したレンズの面精
度を下げるという欠点をもつ。
従って、本発明の目的は、表面の平坦性に優れた光学素
子成形用型の製造方法を提供することにある。
子成形用型の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、耐久性、成形性等に優れた光学素
子成形用型の製造方法を提供することにある。
子成形用型の製造方法を提供することにある。
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の製造方法において、型母材
の少なくとも成形面疋、基体上に形成されたダイヤモン
ド膜を接合した後、該基体を除去することにより、型母
材の少なくとも成形面にダイヤモンド膜を被覆すること
を特徴とする光学素子成形用型の製造方法が提供される
。
に用いる光学素子成形用型の製造方法において、型母材
の少なくとも成形面疋、基体上に形成されたダイヤモン
ド膜を接合した後、該基体を除去することにより、型母
材の少なくとも成形面にダイヤモンド膜を被覆すること
を特徴とする光学素子成形用型の製造方法が提供される
。
ダイヤモンド薄膜は、化学的に安定かつ不活性であるた
め、高温度Kおいてll!,鉛またはアルカリ元素を多
量に含む光学素子と反応することもなく、ま九膜硬度が
非常に高いので型表面にすり傷等を発生′したり,プレ
ス成形に際し塑性変形を引き起こしたりしない。従って
、ダイヤモンド薄膜の表面がガラス素子成形において像
形成品質が良好に得られる程度に平坦であれば、光学素
子成形用盟材料としてこれ程優れたものはない。
め、高温度Kおいてll!,鉛またはアルカリ元素を多
量に含む光学素子と反応することもなく、ま九膜硬度が
非常に高いので型表面にすり傷等を発生′したり,プレ
ス成形に際し塑性変形を引き起こしたりしない。従って
、ダイヤモンド薄膜の表面がガラス素子成形において像
形成品質が良好に得られる程度に平坦であれば、光学素
子成形用盟材料としてこれ程優れたものはない。
ところで、ダイヤモンドを気相合成する方法は、特開昭
58−51100,特開昭58−110494,特公昭
61−2632等によク公知である。
58−51100,特開昭58−110494,特公昭
61−2632等によク公知である。
′!た,ダイヤモント1砥粒を用いて基板に微小な傷を
形成することKより、ダイヤモンド結晶の核発生密度を
向上させ膜状にする方法(%公昭62−27039)が
知られている。これらの方法に:り形成きれるダイヤモ
ンド薄獲の表面ハ、一般K数1 0 0 0X〜数μm
の凹凸を有している。
形成することKより、ダイヤモンド結晶の核発生密度を
向上させ膜状にする方法(%公昭62−27039)が
知られている。これらの方法に:り形成きれるダイヤモ
ンド薄獲の表面ハ、一般K数1 0 0 0X〜数μm
の凹凸を有している。
本発明におhては、あらかじめ成形に用いる型と嵌合す
る形状を有する基体上にダイヤモンド膜を形成しておき
、この膜と成形型を適当な接合剤により接合した後、前
記基体を除去し、成形型上にダイヤモンド膜の裏面(基
体側面)が成形面となるよう転写(反転)することによ
り、表面が滑らかなダイヤモンド膜からなる光学素子成
形用屋を製造する。
る形状を有する基体上にダイヤモンド膜を形成しておき
、この膜と成形型を適当な接合剤により接合した後、前
記基体を除去し、成形型上にダイヤモンド膜の裏面(基
体側面)が成形面となるよう転写(反転)することによ
り、表面が滑らかなダイヤモンド膜からなる光学素子成
形用屋を製造する。
すなわち、ダイヤモンド膜を設けようとする光学素子成
形用の型と、これに嵌合する基体を用意する。この基体
はダイヤモンド膜を形成するために適した材料であると
同時に、研摩,エッチングが可能であること、かつ研摩
によりその表面粗さがRn1aXで0,05μm以下の
鏡面に仕上げることのできる材料であることが好ましい
。このような材料としては、81, W, Mo, T
a, StC, We, S13N4,sio ,
ht2o,等が挙げられる。
形用の型と、これに嵌合する基体を用意する。この基体
はダイヤモンド膜を形成するために適した材料であると
同時に、研摩,エッチングが可能であること、かつ研摩
によりその表面粗さがRn1aXで0,05μm以下の
鏡面に仕上げることのできる材料であることが好ましい
。このような材料としては、81, W, Mo, T
a, StC, We, S13N4,sio ,
ht2o,等が挙げられる。
まず、この基体表面をその表面粗さが好ましくはRIT
laxで0.05μm以下、より好ましくは0.0 1
am以下となるよう鏡面研摩する。次κ、平均粒径が
?0〜2 0 Jlmのダイヤモンド砥粒をアルコール
中に分散させ、この溶液中に前記基体を入れた後溶液を
超音波振動させることにより、基体表面K微小な傷付け
処理を行なう。
laxで0.05μm以下、より好ましくは0.0 1
am以下となるよう鏡面研摩する。次κ、平均粒径が
?0〜2 0 Jlmのダイヤモンド砥粒をアルコール
中に分散させ、この溶液中に前記基体を入れた後溶液を
超音波振動させることにより、基体表面K微小な傷付け
処理を行なう。
このとき、基体表面の表面粗さがRmaxで0.05l
Imを超えることがないよう、傷付処理の条件を最適化
するのが好ましい。この後、マイクロ波プラズマCVD
法、熱フィラメントC■法,プラズマジェット法、EC
R fラズマCVD法等により、ダイヤモンド薄膜を数
Jlm〜数1 0 0 77m形成する。このとき使用
するガスは、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,アセチレンなどの炭化水素:
塩化メチレン,四塩化炭素,クロロフォルム,トリクロ
ールエタンなどの71ログン化炭素、ノ・口r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)2CO,(C6H5)COなどのケ
トン類;co.co■などのガス及びこれらのガスにN
2, H2, 02, H201Ar等のガスを混入し
たものである。
Imを超えることがないよう、傷付処理の条件を最適化
するのが好ましい。この後、マイクロ波プラズマCVD
法、熱フィラメントC■法,プラズマジェット法、EC
R fラズマCVD法等により、ダイヤモンド薄膜を数
Jlm〜数1 0 0 77m形成する。このとき使用
するガスは、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,アセチレンなどの炭化水素:
塩化メチレン,四塩化炭素,クロロフォルム,トリクロ
ールエタンなどの71ログン化炭素、ノ・口r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)2CO,(C6H5)COなどのケ
トン類;co.co■などのガス及びこれらのガスにN
2, H2, 02, H201Ar等のガスを混入し
たものである。
次に、形成したダイヤモンド膜の表面をプレス成形用盤
の母材として精密加工が容易で、耐熱性、耐熱衝撃性の
ある材料、例えばタングステン、カーバイト,サーメッ
ト,ノルコニア等の型表面上に接合する。
の母材として精密加工が容易で、耐熱性、耐熱衝撃性の
ある材料、例えばタングステン、カーバイト,サーメッ
ト,ノルコニア等の型表面上に接合する。
このときの接合剤は、ダイヤモンドとぬれ性が良く、か
つ光学素子成形の条件(加熱温度、プレス圧等〕におい
て十分な機械的強度と幾何学的寸法精度を保障できるも
のが好ましい。このような材料としてTI, Zr,
Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W+
F@, Ru, On. Co, Rh, Ir, N
l, Pd+ Pt、, Cur Ag+Au+ SI
T G@, Sn+ pb等の元素、あるいはこれらの
1種あるいは2種以上の組み合せの化合物、混合物、あ
るいはAg−Cu, Ag−Sny Tl−Ag+ T
I−Cu, Ti−Co+Tl−Ni, Au−Nb,
Au−Ta等の合金でも良い。
つ光学素子成形の条件(加熱温度、プレス圧等〕におい
て十分な機械的強度と幾何学的寸法精度を保障できるも
のが好ましい。このような材料としてTI, Zr,
Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W+
F@, Ru, On. Co, Rh, Ir, N
l, Pd+ Pt、, Cur Ag+Au+ SI
T G@, Sn+ pb等の元素、あるいはこれらの
1種あるいは2種以上の組み合せの化合物、混合物、あ
るいはAg−Cu, Ag−Sny Tl−Ag+ T
I−Cu, Ti−Co+Tl−Ni, Au−Nb,
Au−Ta等の合金でも良い。
また、接合する型母材にも固相接合するための接合剤層
を形成する。この接合剤は型母材と密着性が良く接合に
より十分な強度を持つと同時に、光学素子成形の条件(
加熱温度,プレス圧等)において十分な接合強度を持つ
ものが好ましい。特に、相方の熱膨張係数に近似してい
るものであることが重要である。例えば、型母材をタン
グステンカーバイドとした場合Ti, Ta,. Ni
等が適している。接合に際しては、ダイヤモンド膜上の
膜と型母材上の膜が同種の材料であるようにし同種材料
同士の固相接合により型母材上にダイヤモンド膜を接合
するのが好ましい。
を形成する。この接合剤は型母材と密着性が良く接合に
より十分な強度を持つと同時に、光学素子成形の条件(
加熱温度,プレス圧等)において十分な接合強度を持つ
ものが好ましい。特に、相方の熱膨張係数に近似してい
るものであることが重要である。例えば、型母材をタン
グステンカーバイドとした場合Ti, Ta,. Ni
等が適している。接合に際しては、ダイヤモンド膜上の
膜と型母材上の膜が同種の材料であるようにし同種材料
同士の固相接合により型母材上にダイヤモンド膜を接合
するのが好ましい。
このとき接合剤は、真空蒸着,ス・母ツタ,イオンプレ
ーティングあるいはメッキ等により形成する。接合剤の
膜厚は,ダイヤモント0膜側ではダイヤモンド膜の表面
の凹凸が平坦化でき、かつ膜の内部応力によシ密着性が
低下しない程度であればよく、通常1〜1 0 amの
範囲であり、好ましくは2〜4μmである。また、型母
材上の膜及び固相接合に関与する層,すなわち固相結合
層の膜厚もこれと同等であれば良い。次に固相接合する
にはIX 1 0 Torrより高真空中において、
接合温度700〜900℃で、圧力0.1〜10ゆ/c
vt”でプレスすればよい。このときのデレス時間は、
接合面の面精度等により異なるが、30分〜3時間程度
であればよい。なお、固相接合は必ずしも同種材料同志
である必要はなくA種材料でもよいが、この場合には接
合剤の膜厚が100Iim〜1nと厚いこと、接合温度
、プレス圧、プレス時間等が同種材料の場合よりも高く
、長くするとよい。
ーティングあるいはメッキ等により形成する。接合剤の
膜厚は,ダイヤモント0膜側ではダイヤモンド膜の表面
の凹凸が平坦化でき、かつ膜の内部応力によシ密着性が
低下しない程度であればよく、通常1〜1 0 amの
範囲であり、好ましくは2〜4μmである。また、型母
材上の膜及び固相接合に関与する層,すなわち固相結合
層の膜厚もこれと同等であれば良い。次に固相接合する
にはIX 1 0 Torrより高真空中において、
接合温度700〜900℃で、圧力0.1〜10ゆ/c
vt”でプレスすればよい。このときのデレス時間は、
接合面の面精度等により異なるが、30分〜3時間程度
であればよい。なお、固相接合は必ずしも同種材料同志
である必要はなくA種材料でもよいが、この場合には接
合剤の膜厚が100Iim〜1nと厚いこと、接合温度
、プレス圧、プレス時間等が同種材料の場合よりも高く
、長くするとよい。
型母材上にダイヤモンド膜を接合した後、ダイヤモンド
膜を形成するために用いた基体を、研摩あるいはエッチ
ングすることにより除去する。この結果、型母材上にダ
イヤモンド膜を反転して形成することができる。得られ
たダイヤモンド膜の表面は基体表面の形状を転写するた
め、ダイヤモンド膜本来の表面とは異なり、非常に滑ら
かでありその表面粗さはRmaエで0.05μm以下に
することができる。但し、接合により型形状が所望の形
状からずれたり、あるいは表面粗さがRmaxで0.0
5μmを超えてしまうような場合には、一般的に知られ
ているダイヤモンド単結晶の研摩方法を用い所望の形状
、表面粗嘔に修正することができる。
膜を形成するために用いた基体を、研摩あるいはエッチ
ングすることにより除去する。この結果、型母材上にダ
イヤモンド膜を反転して形成することができる。得られ
たダイヤモンド膜の表面は基体表面の形状を転写するた
め、ダイヤモンド膜本来の表面とは異なり、非常に滑ら
かでありその表面粗さはRmaエで0.05μm以下に
することができる。但し、接合により型形状が所望の形
状からずれたり、あるいは表面粗さがRmaxで0.0
5μmを超えてしまうような場合には、一般的に知られ
ているダイヤモンド単結晶の研摩方法を用い所望の形状
、表面粗嘔に修正することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の具体的実施例につい
て説明する。
て説明する。
実施例1
第1図に示す光学素子成形用の型は,WC(9Q傷)+
Co(10優)からなり、成形面Vi.表面粗さがRm
axで0.01βm以下に鏡面仕上げされている。この
型と嵌合するSiからなる基体10表面は同様にRtr
llLX≦0、01μmK研摩きれている。次に,平均
粒径がIO〜15μmのダイヤモンド砥粒をエチルアル
コール中に分散させた溶液中に該基体1を入れ、超音波
憑動によリ1.5時間その表面に傷付け処理を行なった
。この基体の表面粗さを測定したところRmlLx=0
.0 1μmであった。次K,第2図K示すマイクロ波
プラズマCVD装置により、まず排気系2によりIXI
O Torrまで排気した後,fス供給系3によりC
H4= O. B sccMr H2= 9 9.2
1ICCMの流量で15.応室に送り反応室内の圧力を
4 0 Torrとした。
Co(10優)からなり、成形面Vi.表面粗さがRm
axで0.01βm以下に鏡面仕上げされている。この
型と嵌合するSiからなる基体10表面は同様にRtr
llLX≦0、01μmK研摩きれている。次に,平均
粒径がIO〜15μmのダイヤモンド砥粒をエチルアル
コール中に分散させた溶液中に該基体1を入れ、超音波
憑動によリ1.5時間その表面に傷付け処理を行なった
。この基体の表面粗さを測定したところRmlLx=0
.0 1μmであった。次K,第2図K示すマイクロ波
プラズマCVD装置により、まず排気系2によりIXI
O Torrまで排気した後,fス供給系3によりC
H4= O. B sccMr H2= 9 9.2
1ICCMの流量で15.応室に送り反応室内の圧力を
4 0 Torrとした。
次に、2. 4 5 GHzのマイクロ波4を用いマイ
クロ波のパワーを4.. 5 0 Wとして、約10μ
mのダイヤモンド多結晶膜をS1基体1上に形成した。
クロ波のパワーを4.. 5 0 Wとして、約10μ
mのダイヤモンド多結晶膜をS1基体1上に形成した。
このとき、基体の温度を850℃とした。得られたダイ
ヤモンド薄膜の表面粗さを、触針式の表面粗式計によシ
測定したところ”maエ0.6μmであった。ここで,
同条件で形成し九1μm厚のダイヤモンド薄膜では、平
均粒径が0,3#m〜0.4μm核発生密度6〜9μm
−2の多結晶膜であった。次に、ダイヤモンド薄膜上に
スノ9ツタ法KよりT1を約3μm形成した後、Agを
約3μm真空蒸着法により形成した。同様に、型表面に
イオンプレーテイング法によりNlを約3βm形成した
後Agを真空蒸着法によシ約3tim形成した。この基
体と型母材を嵌合させた後、真空中で850℃に加熱し
基体と型母材を接合した。
ヤモンド薄膜の表面粗さを、触針式の表面粗式計によシ
測定したところ”maエ0.6μmであった。ここで,
同条件で形成し九1μm厚のダイヤモンド薄膜では、平
均粒径が0,3#m〜0.4μm核発生密度6〜9μm
−2の多結晶膜であった。次に、ダイヤモンド薄膜上に
スノ9ツタ法KよりT1を約3μm形成した後、Agを
約3μm真空蒸着法により形成した。同様に、型表面に
イオンプレーテイング法によりNlを約3βm形成した
後Agを真空蒸着法によシ約3tim形成した。この基
体と型母材を嵌合させた後、真空中で850℃に加熱し
基体と型母材を接合した。
ここで、基体と型母材の接合は、約0、15kg−/K
l”の均一な力で約3時間固定して行った。
l”の均一な力で約3時間固定して行った。
この後、81基体を研摩し,最終的には水酸化カリウム
あるいはHNO, : HF : CH3COOH =
5 : 3 : 3等のエッチング液により完全にS
tを除去した。得られたダイヤモンド膜の表面を前述の
触針式の表面粗さ計により測定したところRm&x−0
.02μmであった。
あるいはHNO, : HF : CH3COOH =
5 : 3 : 3等のエッチング液により完全にS
tを除去した。得られたダイヤモンド膜の表面を前述の
触針式の表面粗さ計により測定したところRm&x−0
.02μmであった。
第3図及び第4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。
つの実施態様を示すものである。
第3図は光学素子のグレス成形前の状態を示し,第4図
は光学素子成形後の状態を示す。第3図中5は型母材、
6は該型母材のガラス素材の接触する成形面た形成され
たダイヤモンド層、7はガラス素材であり、8は型母材
にダイヤモンド゜層6を接合した接合層であり、第4図
中9は光学素子であめ。第3図に示すように型の間に置
かれた硝子素材7をグレス成形することによって、第3
図に示すようにレンズ等の光学素子9が成形される。
は光学素子成形後の状態を示す。第3図中5は型母材、
6は該型母材のガラス素材の接触する成形面た形成され
たダイヤモンド層、7はガラス素材であり、8は型母材
にダイヤモンド゜層6を接合した接合層であり、第4図
中9は光学素子であめ。第3図に示すように型の間に置
かれた硝子素材7をグレス成形することによって、第3
図に示すようにレンズ等の光学素子9が成形される。
次に、本発明による光学素子成形用型によって硝子レン
ズのプレス成形を行なった例について詳述する。下記の
表1は実験に供した型材の種類を示す。
ズのプレス成形を行なった例について詳述する。下記の
表1は実験に供した型材の種類を示す。
表 1
/161〜3は比較例であり、慮4は本発明で提案する
材料である。母材として超硬合金WC(904)+Co
(104)を使用した。上記の例に使用したレンズの成
形装置t−第5図に示す。
材料である。母材として超硬合金WC(904)+Co
(104)を使用した。上記の例に使用したレンズの成
形装置t−第5図に示す。
第5図中、51は真空槽本体,、52Viそのフタ、5
3は光学素子を成形する為の上型、54i!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はノt
ルプ、65は不活性ガスfle 入/’イブ、66はバ
ルプ、67はりークノタイブ、68はパルブ,、69は
温度センサ、70は水冷ノ4イグ、71は真空槽を支持
する台を示す。
3は光学素子を成形する為の上型、54i!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はノt
ルプ、65は不活性ガスfle 入/’イブ、66はバ
ルプ、67はりークノタイブ、68はパルブ,、69は
温度センサ、70は水冷ノ4イグ、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。
フリント系光学硝子(SF7.4)を所定の量に調整し
、球状和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。
、球状和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。
ガラス素材金投入した型を装置内に設置してから真空槽
510フタ52を閉じ、水冷パイプ70K水を流し、ヒ
ータ58にt流を通す。この時窒素ガス用パルブ66及
び68は閉じ、排気系パルプ6 2 ,b 3 r 6
4も閉じている。尚油回転ポンプ61は常に回転して
いる。
510フタ52を閉じ、水冷パイプ70K水を流し、ヒ
ータ58にt流を通す。この時窒素ガス用パルブ66及
び68は閉じ、排気系パルプ6 2 ,b 3 r 6
4も閉じている。尚油回転ポンプ61は常に回転して
いる。
パルブ62を開け排気をはじめi 0−2Torr以下
になったらパルプ62を閉じ、パルブ66を開いて室素
ガスをゴンベよ力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10′kg/cgL
!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℃/m l nで転位点以下に々るまで冷却し
、その後は−20℃/m l n以上の速度で冷却を行
ない、200℃以下に下がったらパルプ66を閉じ、リ
ークパルプ63を開い−’(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。
になったらパルプ62を閉じ、パルブ66を開いて室素
ガスをゴンベよ力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10′kg/cgL
!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℃/m l nで転位点以下に々るまで冷却し
、その後は−20℃/m l n以上の速度で冷却を行
ない、200℃以下に下がったらパルプ66を閉じ、リ
ークパルプ63を開い−’(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 = 5 8 6℃、転位点Tg=485℃)を
使用して、第4図に示すレ/ズ4を成形した。この時の
成形条件すなわち時間一温度関係図を第6図に示す。
点sp = 5 8 6℃、転位点Tg=485℃)を
使用して、第4図に示すレ/ズ4を成形した。この時の
成形条件すなわち時間一温度関係図を第6図に示す。
次に成形したレンズの表面粗嘔及び成形前後での型の表
面粗さを測定した。その結果を表2に示す。
面粗さを測定した。その結果を表2に示す。
次K融着をおこさない/16l , 4について同じ型
を用いて200回の成形を行なった後表面粗さを測定し
た。その結果を表3に示す。
を用いて200回の成形を行なった後表面粗さを測定し
た。その結果を表3に示す。
表 3
上述の表2,表3の結果から明らかなように本発明によ
る型材は硝子との離型性にすぐれ、くり返し使用しても
従来の型材に比較して表面の劣化が極めて少ない。
る型材は硝子との離型性にすぐれ、くり返し使用しても
従来の型材に比較して表面の劣化が極めて少ない。
実施例2
型母材としてWC(90%)+CO( 10憾)を用い
、型表面を成形面形状に傭面加工した後、この型母材と
嵌合する81から々る基体を誂面加工した。この基体を
第7図に示す。同図において80Viノズル、81はカ
ソード、82はアノード、83はガス供給系、84は基
体、85は冷却水である。DC!ラズマジェットCvD
装置によりS1基体上にダイヤモンド薄膜を約1 0
0 am形成した。このとき、CH4: 5 SC(!
M, H2 : 9 5 11ccMの割合で、圧力2
00Torr.基体温度SOO℃、電流密度0.8A/
cIL2とした。
、型表面を成形面形状に傭面加工した後、この型母材と
嵌合する81から々る基体を誂面加工した。この基体を
第7図に示す。同図において80Viノズル、81はカ
ソード、82はアノード、83はガス供給系、84は基
体、85は冷却水である。DC!ラズマジェットCvD
装置によりS1基体上にダイヤモンド薄膜を約1 0
0 am形成した。このとき、CH4: 5 SC(!
M, H2 : 9 5 11ccMの割合で、圧力2
00Torr.基体温度SOO℃、電流密度0.8A/
cIL2とした。
以下、実施例1と同様にダイヤモンド薄膜上にT1をス
パノタにより3μm形成し、更にN1を約3μm真空蒸
着により形成した。次に型表面に同様にNlを311m
形成し死。この基体と型母材を嵌合させた後、真空中で
850℃まで加熱しSt基体と型母材を実施例1と同様
にして接合した。この後実施例1と同様にしてs+を除
去した。得られたダイヤモンド膜の表面を触針式の表面
粗さ計により測定したところRm,!=0.0 3μm
であった。
パノタにより3μm形成し、更にN1を約3μm真空蒸
着により形成した。次に型表面に同様にNlを311m
形成し死。この基体と型母材を嵌合させた後、真空中で
850℃まで加熱しSt基体と型母材を実施例1と同様
にして接合した。この後実施例1と同様にしてs+を除
去した。得られたダイヤモンド膜の表面を触針式の表面
粗さ計により測定したところRm,!=0.0 3μm
であった。
次に、実施例1と同様にフリント系光学ガラスcsrx
4)を成形した。この結果、成形されたレンズ、成形前
の現、成形後の型の表面粗さは、それぞれR,.n,,
0.03 ttm. 0.03 prn. 0.03
/1mであり、また光学素子と潰との離型性も良好であ
った。
4)を成形した。この結果、成形されたレンズ、成形前
の現、成形後の型の表面粗さは、それぞれR,.n,,
0.03 ttm. 0.03 prn. 0.03
/1mであり、また光学素子と潰との離型性も良好であ
った。
更に,表4に示す型部材を用いて光学ガラスのプレス成
形を行なった。
形を行なった。
表 4
第8図において、104は取入れ用置換室であり、10
6は成形室であり、108は蒸着室であク、1 1 0
#′i取出し用置換室である。112,114,116
はr−トパルプであり、118はレールであり、120
は該レール上を矢印八方向に搬送せしめられるパレット
である. 1 2 4,3.3B.1.’4.0.15
0はシリンダであり、126,152はバルプである。
6は成形室であり、108は蒸着室であク、1 1 0
#′i取出し用置換室である。112,114,116
はr−トパルプであり、118はレールであり、120
は該レール上を矢印八方向に搬送せしめられるパレット
である. 1 2 4,3.3B.1.’4.0.15
0はシリンダであり、126,152はバルプである。
128ii成形塞106内においてレール118に沿っ
て配列されているヒータである。
て配列されているヒータである。
成形室106内はパレット搬送方向に沿って順に加熱ゾ
ー/106−1、!レスゾーン106−2及び徐冷ゾー
ン106−3とされている。プレスゾーン106−2に
おいて,上記シリンダ138のロッド134の下端には
成形用上型部材130が固定てれており、上記シリンダ
140のロッド】36の上端には成形用下型部材132
が固定されている。これら上型部材130及び下型部材
132は、上記第3図の本発明による型部材である。蒸
着室108内においては,蒸着物質146を収容した容
器142及び該容器を加熱するためのヒータ144が配
置されている。
ー/106−1、!レスゾーン106−2及び徐冷ゾー
ン106−3とされている。プレスゾーン106−2に
おいて,上記シリンダ138のロッド134の下端には
成形用上型部材130が固定てれており、上記シリンダ
140のロッド】36の上端には成形用下型部材132
が固定されている。これら上型部材130及び下型部材
132は、上記第3図の本発明による型部材である。蒸
着室108内においては,蒸着物質146を収容した容
器142及び該容器を加熱するためのヒータ144が配
置されている。
フリント系光学がラス( S F 1 4. ,中点S
p=586℃,ガラス転移点Tg=485℃)を所定の
形状及び寸法に粗加工して、成形のためのブランクを得
た。
p=586℃,ガラス転移点Tg=485℃)を所定の
形状及び寸法に粗加工して、成形のためのブランクを得
た。
ガラスブランクをノ卆レット120に装置し、取入れ置
換呈104内の120−1の位置へ入れ,該位置のノ櫂
レクトをシリンダ1240ロノド122Kより人方向に
押してr−トバルプ112を越えて成形室106内の1
20−2の位置へと搬送し、以下同様に所定のタイミン
グで順次新たに取入れ置換室104内にパレソトを入れ
、このたびにパレットを成形室106内で1 20−
2→・・→120−8の位置へと顆次搬送した。
換呈104内の120−1の位置へ入れ,該位置のノ櫂
レクトをシリンダ1240ロノド122Kより人方向に
押してr−トバルプ112を越えて成形室106内の1
20−2の位置へと搬送し、以下同様に所定のタイミン
グで順次新たに取入れ置換室104内にパレソトを入れ
、このたびにパレットを成形室106内で1 20−
2→・・→120−8の位置へと顆次搬送した。
この間に、加熱ゾーン106−1ではガラスブランクを
ヒータ128により徐々に加熱し12〇一4の位置で軟
化点以上とした上で、グレスゾーン106−2へと搬送
し、ここでシリンダ138,140を作動させて上型部
材130及び下型部材132によt) 1 0 ky
/cm”の圧力で5分間プレスし、その後加圧力を解除
しガラス転位点以下まで冷却し、その後シリンダ1 3
8 , 1 40を作動させて上型部材130及び下型
部材132をガラス成形品から離型した.該グレスに際
【一では上記パレットが成形用胴型部材として利用され
た。しかる後に、徐冷ゾ一7106−3ではガラス成形
品を徐徐に冷却した。尚、成形室106内には不活性ガ
スを充満させた。
ヒータ128により徐々に加熱し12〇一4の位置で軟
化点以上とした上で、グレスゾーン106−2へと搬送
し、ここでシリンダ138,140を作動させて上型部
材130及び下型部材132によt) 1 0 ky
/cm”の圧力で5分間プレスし、その後加圧力を解除
しガラス転位点以下まで冷却し、その後シリンダ1 3
8 , 1 40を作動させて上型部材130及び下型
部材132をガラス成形品から離型した.該グレスに際
【一では上記パレットが成形用胴型部材として利用され
た。しかる後に、徐冷ゾ一7106−3ではガラス成形
品を徐徐に冷却した。尚、成形室106内には不活性ガ
スを充満させた。
成形室106内においてX20−8の位置に到達レ九パ
レットを、次の搬送ではr一トパルツ114を越えて蒸
着室108内の120−9の位置へと搬送した。通常、
ここで真空蒸着を行なうのであるが、本実施例では該蒸
着を行なわなかった。そして、次の搬送ではr一トパル
プ116を越えて取出し置換室110内の120−10
の位置へと搬送した。そして、次の搬送時にはシリンダ
150を作動させてロッド148によ夛ガラス成形品を
成形装置102外へと取出した。
レットを、次の搬送ではr一トパルツ114を越えて蒸
着室108内の120−9の位置へと搬送した。通常、
ここで真空蒸着を行なうのであるが、本実施例では該蒸
着を行なわなかった。そして、次の搬送ではr一トパル
プ116を越えて取出し置換室110内の120−10
の位置へと搬送した。そして、次の搬送時にはシリンダ
150を作動させてロッド148によ夛ガラス成形品を
成形装置102外へと取出した。
以上の様なプレス成形の前後における型部材130,1
32の成形面の表面粗さ及び成形され九光学素子の光学
面の表面粗さ、ならびに成形光学素子と型部材130,
132との離型性について表5に示す。
32の成形面の表面粗さ及び成形され九光学素子の光学
面の表面粗さ、ならびに成形光学素子と型部材130,
132との離型性について表5に示す。
次に融着が起きない扁1,4について同一型部材を用い
て連続1万回のプレス成形を行なった。
て連続1万回のプレス成形を行なった。
この際の型部材130,132の成形面の表面粗さ及び
成形された光学素子の光学面の表面粗さについて表6に
示す。
成形された光学素子の光学面の表面粗さについて表6に
示す。
表 6
以上の様に本発明実施例においては,繰返しグレス成形
に使用しても良好な表面精度を十分に維持でき、融着を
生ずることなく良好な表面精度の光学素子が成形できた
。
に使用しても良好な表面精度を十分に維持でき、融着を
生ずることなく良好な表面精度の光学素子が成形できた
。
本発明の光学素子成,形用型によれば、ガラスと離型性
K優れ、鐘面研磨が可能で、繰り返し使用しても従来の
型に比較して表面の劣化が極めて少ない.
K優れ、鐘面研磨が可能で、繰り返し使用しても従来の
型に比較して表面の劣化が極めて少ない.
第1図は、本発明のダイヤモンド膜を形成するための基
体とこれを接合する型母材を示す図である。 第2図は、本発明のダイヤモンド膜を形成するために用
いた成膜装置の模式図である。 第3図および第4図は、本発明に係る光学素子成形用型
の実施態様を示す断面図で、第3図はプレス成形前の状
態、第4図はプレス成形後の状態を示す。 第5図および第8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、第5図は非
連続成形タイプ、第8図は連続成形タイプである。 第6図は、レンズ成形の際の時間温度関係図である。 第7図は、実施例2においてダイヤモンド薄膜を形成す
るためK用いた成膜装置の模式図である.1・・・81
基体、2・・・排気系、3・・・ガス供給系、4・・・
マイクロ波発振器および導波管、5・・・型の母材、6
・・・反転したダイヤモンド膜、7・・・ガラス素材、
8・・・接合層、9・・・成形されたレンズ、80・・
・ノズル、81・・・カンード、82・・・アノード、
83・・・ガス供給系、84・・・基体、85・・・冷
却水、51・・・真空槽本体、52・・・フタ、53・
・・上型、54・・・下型、55・・・上型おさえ、5
6・・・胴型、57・・・型ホルダ58・・・ヒーター
59・・・つき上げ棒,60・・・エアシリンダ、6
1・・・油回転−ンf、62,63,64・・・パルブ
、65・・・流入Δイプ、66・・・パルプ、67・・
・流出/?イプ、68・・・バルプ、69・・・温度セ
ンサ、70・・・水冷l4イブ、71・・・台,,.1
02・・・成形装置、104・・・取入れ用置換室、1
06・・・成形室、108・・・蒸着室、110・・・
取出し用置換室、112・・・r−トバルプ、114・
・・r−トパルプ、116・・・ダートパルブ、118
・・・レール、120・・・パンツ},122・・・ロ
ッ}”,124・・・シリンダ、126・・・ノ々ルプ
、128・・・ヒータ、130・・・上型、132・・
・下ff, 1 3 4−・・ロッド、136・・・
ロッド、138・・・シリンダ、140・・・シリンダ
、142・・・容器、144・・・ヒータ、146・・
・蒸着物質、148・・・ロッド、150・・・シリン
ダ、152・・・パルブ代理人 弁理士 山 下 積
平 第3 N 第4図 第 図 第 図 8雨藺(令) 第7図 Rス ゝ−85 手糸シ1ご”fn”j ET’書 平成 1年1 1月27日
体とこれを接合する型母材を示す図である。 第2図は、本発明のダイヤモンド膜を形成するために用
いた成膜装置の模式図である。 第3図および第4図は、本発明に係る光学素子成形用型
の実施態様を示す断面図で、第3図はプレス成形前の状
態、第4図はプレス成形後の状態を示す。 第5図および第8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、第5図は非
連続成形タイプ、第8図は連続成形タイプである。 第6図は、レンズ成形の際の時間温度関係図である。 第7図は、実施例2においてダイヤモンド薄膜を形成す
るためK用いた成膜装置の模式図である.1・・・81
基体、2・・・排気系、3・・・ガス供給系、4・・・
マイクロ波発振器および導波管、5・・・型の母材、6
・・・反転したダイヤモンド膜、7・・・ガラス素材、
8・・・接合層、9・・・成形されたレンズ、80・・
・ノズル、81・・・カンード、82・・・アノード、
83・・・ガス供給系、84・・・基体、85・・・冷
却水、51・・・真空槽本体、52・・・フタ、53・
・・上型、54・・・下型、55・・・上型おさえ、5
6・・・胴型、57・・・型ホルダ58・・・ヒーター
59・・・つき上げ棒,60・・・エアシリンダ、6
1・・・油回転−ンf、62,63,64・・・パルブ
、65・・・流入Δイプ、66・・・パルプ、67・・
・流出/?イプ、68・・・バルプ、69・・・温度セ
ンサ、70・・・水冷l4イブ、71・・・台,,.1
02・・・成形装置、104・・・取入れ用置換室、1
06・・・成形室、108・・・蒸着室、110・・・
取出し用置換室、112・・・r−トバルプ、114・
・・r−トパルプ、116・・・ダートパルブ、118
・・・レール、120・・・パンツ},122・・・ロ
ッ}”,124・・・シリンダ、126・・・ノ々ルプ
、128・・・ヒータ、130・・・上型、132・・
・下ff, 1 3 4−・・ロッド、136・・・
ロッド、138・・・シリンダ、140・・・シリンダ
、142・・・容器、144・・・ヒータ、146・・
・蒸着物質、148・・・ロッド、150・・・シリン
ダ、152・・・パルブ代理人 弁理士 山 下 積
平 第3 N 第4図 第 図 第 図 8雨藺(令) 第7図 Rス ゝ−85 手糸シ1ご”fn”j ET’書 平成 1年1 1月27日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、ガラスよりなる光学素子のプレス成形に用いる光学
素子成形用型の製造方法において、型母材の少なくとも
成形面に、基体上に形成されたダイヤモンド膜を接合し
た後、該基体を除去することにより、型母材の少なくと
も成形面にダイヤモンド膜を被覆することを特徴とする
光学素子成形用型の製造方法。 2、型母材の少なくとも成形面に被覆されたダイヤモン
ド膜の表面粗さが、Rmaxで0.05μm以下である
請求項1記載の光学素子成形用型の製造方法。 3、型母材の少なくとも成形面に被覆されたダイヤモン
ド膜の表面粗さが、Rmaxで0.01μm以下である
請求項1記載の光学素子成形用型の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5624589A JPH02239124A (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 光学素子成形用型の製造方法 |
US08/226,106 US5380349A (en) | 1988-12-07 | 1994-04-11 | Mold having a diamond layer, for molding optical elements |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5624589A JPH02239124A (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 光学素子成形用型の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02239124A true JPH02239124A (ja) | 1990-09-21 |
Family
ID=13021710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5624589A Pending JPH02239124A (ja) | 1988-12-07 | 1989-03-10 | 光学素子成形用型の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02239124A (ja) |
-
1989
- 1989-03-10 JP JP5624589A patent/JPH02239124A/ja active Pending
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