JPH02267128A - 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

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JPH02267128A
JPH02267128A JP8774889A JP8774889A JPH02267128A JP H02267128 A JPH02267128 A JP H02267128A JP 8774889 A JP8774889 A JP 8774889A JP 8774889 A JP8774889 A JP 8774889A JP H02267128 A JPH02267128 A JP H02267128A
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雅浩 片白
Yasuhiro Yoneda
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学素子成形用型及びその製造方法に関する
〔従来の技術〕
一般に、光学ガラスを加熱プレスにより成形して所望の
光学素子を得ることが広く行なわれている。ところで、
この加熱プレス手段により光学素子を得る場合では、成
形用型の離型性の良いことが非常に重要であり、通常離
型性は型表面の材料におけるガラス濡れ性に大きく依存
している。
従来、ガラスが濡れにくく、良好な離型性を有する光学
素子成形用型として、例えば特開昭6287423号公
報に開示されるものが知られている。かかる光学素子成
形用型は、少なくとも成形面をCr−Nにより形成した
もので、実際に5000ショント以上の成形を経ても初
期性能を維持している。また、Cr−AI−NやAI−
Nにより成形面を形成した光学素子成形用型も知られて
おり、これらも上記Cr−Nを用いた成形用型と同等若
しくはそれ以上の性能を有している。
一方、上記従来の光学素子成形用型において、成形面を
Cr−N等により形成するには、基板を陰極にするとと
もに蒸発源を陽極にし、不活性ガスを導入してグロー放
電を起し、蒸発した原子の一部をイオン化して強固な1
19を形成するイオンブレーティング法が用いられてい
た。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記従来の光学素子成形用型は、径が10価程
度までの小径の光学素子を得る場合には適当であるが、
さらに大径の光学素子を得る場合には問題が生してしま
った。すなわち、大径の光学素子を加熱プレスにより成
形する場合、ガラスの加熱中の変形を防止するために、
小径の光学素子を得る場合のようには加熱温度を」二げ
ることかできず、粘度の大きい領域で成形しなければな
らない。このために、プレス時には、プレス圧力や型温
度にって、より大きなエネルギーをガラスに与えなけれ
ばならない。従って、ガラスを構成する化合物の結合が
切れてしまい、成形用型へ付着しやすくなる。これがシ
ョット毎に繰り返されると、ついには焼付きという現象
が生じてしまった。
従来用いていた薄膜形成法、すなわちイオンブレーティ
ング法では、大径の光学素子を得るための成形用型の製
造には、不適当であった。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので
、大径の光学素子を加熱プレスにより成形する場合であ
っても、長期間焼付きを生じない光学素子成形型及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するだめの手段〕
上記目的を達成するために、本発明は、成形面と平行に
配向した被膜を成形面の最表層に形成して光学素子成形
用型を構成した。
ガラスが成形面に付着するという現象は、成形面の表面
状態、特に欠陥の量に大きく依存する。
欠陥(例えばダングリングボンドや結晶粒界)が多く存
在する程、ガラスはより多く付着するようになるからで
ある。成形面に欠陥がない方が表面エネルギーが低くな
って付着がおきにくい。従来の成形面における被膜はア
モルファスかまたは多結晶体であった。アモルファスの
場合には、ダンブリングボンドという欠陥が多く存在し
、多結晶体の場合には、1つ1つの結晶粒がランダムな
方向を向いて成長しているために結晶粒界という欠陥が
多く存在していた。
これらの欠陥を極力減らすには、成形面と平行に配向し
た被膜を成形面の最表層部に施すこ七が有効である。配
向とは、ある結晶面が特定の方向に成長しているという
ことである。ある結晶面だけが成形面と平行に成長して
いれば、成形面の最表層は、その結晶面だiノが存在す
るために、ダングリングボンドはもらろん、結晶粒界も
なく、均一で欠陥の極めて少ないものとなるのである。
なお、本発明において、被膜はCr−N等の窒化物から
なることが好ましい。
一方、本発明では、被膜の形成条件を検討し、成形面と
平行に配向した被膜を得ることに成功しだのである。
これまで光学素子成形用型以外の用途、例えば磁気記録
膜などでは、配向により磁気特性を向上させる試のがな
されている。しかし、Cr−N膜のように、耐久性が求
められる分野での応用はなかった。なぜならば、窒化物
は結晶化しにくいという性質があるうえになおかつ配向
させるというのは非常に難しいからである。例えばイオ
ンビームスパッタ法においては、低圧で成膜できるため
、スパッタ粒子の平均自由行程が長く、粒子の基板への
入射方向がそろって配向しやすいという利点を持つ。し
かし、窒化物として、結晶化させるために、N2ガスを
多く導入するにつれて上記の利点が薄れていくのである
。従って、N2ガス導入をできるだけ少なくしてスパッ
タ粒子の基板への入射方向をそろえ、かつN原子の反応
や結晶化を促進する必要がある。
そこで、本発明は、成形面の最表層に成形面と平行に配
向した被膜を形成してなる光学素子成形用型を製造する
にあたり、窒素ガス雰囲気中でアルゴンイオンビームを
用いる反応性イオンビームスパッタ法により、基板温度
が500℃以上、イオンビームの加速電圧が0.9〜1
.2kV、窒素ガス圧力が4〜5 X 10−4Tor
rの条件で前記被膜を形成することとした。
〔作 用〕
本発明の光学素子成形用型における成形面の層表部では
、ガラスの付着という現象は極端に起きにくくなり、大
径の光学素子を得る場合でも長期間にわたって焼付きを
生ずることがない。
また、本発明では、基板温度を500℃以上、イオンビ
ームの加速電圧を0.9kV〜]、2kVに上げること
で反応性及び結晶化を促進した。ここで、イオンビーム
の加速電圧については、上げ過ぎてもスパッタ率の増大
に伴う膜堆積速度の上昇により反応性が低下してしまう
ので、上限がある。これらの促進化の上にN2ガス圧を
変化させて配向の実現する領域、4〜5 X 10−4
Torrを見出したのである。
〔実施例〕
(第1実施例) 超硬合金により型基材を形成し、径14胴、R46に鏡
面加工した成形面にCr−N層をCr単体をタゲントと
して反応性イオンビームスパッタ法により形成した。基
板温度は550℃,Arの圧力は]、 X 10−4T
orr、 N2の圧力は4〜5X10−4Torr、イ
オンビームの加速電圧は0.9〜1.2にνという成膜
条件の範囲で被膜は配向した。このようにして得られた
光学素子成形用型を第1図に示す。
第1図において、1は型基材、2は成形面、3ばCr−
N層からなる被膜である。第2図に被膜3のX線回折図
形の一例を示す。なお、測定の都合でSi基板を用いて
いる。測定は通常のθ−2θ法で行っているので、基板
面に平行な結晶面だけが回折されてくる。第2図から判
るように、CrN (220)面のピークだiJが存在
しており、配向していることが確認できた。
本実施例ではArを用いることによって、膜の堆積速度
を大きくした。ただし、Arを用いないでN2単体でも
時間をかければできる。また、基板温度を500℃で行
っても同様にできた。
本実施例の光学素子成形用型を用いて光学ガラスを成形
したところ、5000ショット以上経過しても良好な離
型性を示し、ガラスの焼付けは発生しなかった。
(第2実施例) 炭化ケイ素により型基材を形成し、径20mm、R55
に鏡面加工した成形面にCr−AI−N層をCr−Al
の複合焼結体をターゲントとして反応性イオンビームス
パッタ法により形成した。第1実施例と同様な成膜条件
の範囲で被膜は配向した。
本実施例の光学素子成形用型を用いて光学ガラスを成形
したところ、5000ショント以上経過しても良好な離
型性を示し、ガラスの焼付きは発生しなかった。
(第3実施例) 炭化ケイ素により型基材を形成し、径18mm、R50
に鏡面加工した成形面にAI−N層を反応性イオンビー
ムスパッタ法により形成した。基板温度は600℃,A
rの圧力はI X 10−4Torr、 N2の圧力は
4〜5 X 10−4Torr、イオンビームの加速電
圧は0.9〜1.2kVという成膜条件の範囲で被膜は
配向した。
本実施例の光学素子成形用型を用いて光学ガラスを成形
したところ、5000ショット以上経過しても良好な離
型性を示し、ガラスの焼付きは発生しなかった。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明の光学素子成形用型によれば、成
形面と平行に配向した被膜を成形面の層表部に形成して
いるために、欠陥の極めて少ない表面が実現し、ガラス
が付着しにくくなるので、長期間にわたって良好な離型
性を得ることができる。また、本発明の光学素子成形用
型の製造方法によれば、成形面の層表部に成形面と平行
に配向した被膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光学素子成形用型の第1実施例を示す
縦断面図、第2図は第1図に示す成形用型の被膜のX線
回折結果を示すグラフである。 1・・・型基材 2・・・成形面 3・・・被膜 第 ■ 図 1・・・型基材 2・・・成形面 3・・・被膜 第 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)成形面と平行に配向した被膜を成形面の最表部に
    形成したことを特徴とする光学素子成形用型。
  2. (2)前記被膜が窒化物からなることを特徴とする請求
    項1記載の光学素子成形用型。
  3. (3)成形面の最表部に成形面と平行に配向した被膜を
    形成してなる光学素子成形用型を製造するにあたり、窒
    素ガス雰囲気中でアルゴンイオンビームを用いる反応性
    イオンビームスパッタ法により、基板温度が500℃以
    上、イオンビームの加速電圧が0.9〜1.2kV、窒
    素ガス圧力が4〜5×10^−^4Torrの条件で前
    記被膜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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61251528A (ja) * 1985-04-30 1986-11-08 Hoya Corp ガラスレンズ成形のための金型及びその製造方法
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