JPH03159927A

JPH03159927A - 光学素子成形用型

Info

Publication number: JPH03159927A
Application number: JP30058289A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kawamata; 川俣　健; Takao Shibazaki; 隆男柴崎
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-11-17
Filing date: 1989-11-17
Publication date: 1991-07-09

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所望形状に成形
して光学素子を得ることは、例えば特公昭５５−１１６
２４号公報により知られている。ところで、この加熱プ
レス手段による場合は、成形用型の離型性の良いことが
必要である。

従来、離型性の良好な成形用型としては、例えば特開昭
６２−８７４２３号公報に開示されるように、クロム（
Ｃｒ）および窒素（Ｎ）を主成分とした化合物により成
形面を形成したものがある。この成形用型は、十分な高
・度を有し、濡れ角が大きくて離型性が良く、高温での
成形加工においても優れた離型性を示す。

［発明が解決しようとする課題］しかし、通常、光学素子の成形を行なう場合には、酸化
性雰囲気中で行なうために、従来のようにＣｒＮにより
成形面を形成した成形用型であっても、最表層は酸化さ
れてＣｒａｂｓとなる。ＣｒｉＯａとなっても十分な離
型性を維持することはできるが、使用していくうちにＣ
ｒａｂｓの結晶粒が次第に大きくなることによって、面
粗度が大きくなり、硬度が不足して脆くなる等、成形用
型に要求される表面特性を長期間維持することができな
かった。　このため、酸化されない貴金属を成形面に用
いることも考えられたが、硬度不足のために実用化には
至らなかった。また、成形の際の雰囲気を高真空にした
り、還元性ガスで満たすことも検討されたが、生産性や
安全性の面から実用化は難しく、特に大量生産には不適
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
、酸化性雰囲気中で光学素子の成形を行なう場合であっ
ても、最表層に形成されるＣｒａｂｓの結晶粒の成長を
抑制し、長期間成形に使用しても必要な表面特性を維持
することができる光学素子或形用型を提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも成形
面を、ＣｒおよびＮを主成分としかつイットリウム（Ｙ
），トリウム（Ｔｈ），ベリリウム（Ｂｅ），ホウ素（
Ｂ），セリウム（Ｃｅ），マンガン（Ｍｎ）のうちの少
なくとも一つの元素を０．０１〜２０重量％含有した材
料により形成して光学素子成形用型を構成したものであ
る。

ここで、本発明において、Ｙ，Ｔｈ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃｅ，
Ｍｎの含有率を０．０１〜２０重量％としたのは、これ
らが０．０１重量％未満ではＣｒ酸化物の成長を抑制す
ることができないからであり、２０重量％を越えるとこ
れらの酸化物がガラスと接触することにより、くもりが
発生し易《、また融着な起こし易い，硬度が小さくなる
等の問題を生じるからである。特に、本発明において、
Ｙ，Ｔｈ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃｅ，Ｍｎの含有率は、０．５　
〜５重量％が最も好ましい。

［作　用］光学素子の成形は、通常、酸化性雰囲気中で行なうため
、上記構成の光学素子成形用型において最表層に存在す
るＹ，Ｔｈ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃｅ，Ｍｎは、それぞれ酸化物
となる。その際、Ｙ，Ｔｈ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃｅ，Ｍｎの酸
化物は、Ｃｒの酸化物よりも平衡酸素分圧が低いために
、優先的に生成される。Ｙ，Ｔｈ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃｅ，Ｍ
ｎの酸化物が生成されると、Ｃｒの酸化物の成長はそれ
によって阻止され、Ｃｒの酸化物の結晶粒はある程度以
上には大きくならない。したがって、本発明の光学素子
成形用型は、長期間成形に使用しても必要な表面特性を
維持することができる。

［実施例］（第１実施例）図に示すように、ＳｉＣセラミックスからなる基材１を
所望の最終製品に対応した形状に概略近い形状に加工し
た後、ＣＶＤ’により厚さ０．５ｍｍのＳｉＣ被膜２を
形成して型基材３とした。そして、この型基材３をダイ
ヤモンド砥石を用いた研削加工により所望の最終製品に
対応した形状に加工し、光学的要求の生じる成形基礎面
３ａに鏡面加工を施した。また、その成形基礎面３ａに
対し、ＣｒＮとＹＮとの混合層からなる被膜４をスパッ
タリングにより形成した。

この被膜４は、ターゲットとして、ＣｒとＹとが９７＝
３の重量比で混合されたものを使用し、窒素ガス雰囲気
中でスパッタリングにより形成したものである。この結
果、被膜４中には、Ｃｒが５１重量％、Ｙが２重量％、
酸素（０）が１４重量％およびＮが３３重量％存在し、
ＣｒＮの結晶が存在していることが確認された。

このようにして得られた本実施例の光学素子成形用型を
用いて５０００ショットの光学ガラス素子の成形を行な
ったところ、光学素子成形用型として要求される表面特
性を維持していた。これに対し、ＳｉＣ基材の上にＹ無
添加のＣｒＮ膜をスパッタリングにより形成した従来の
光学素子成形用型を用いて上記と同様の成形を行なった
ところ、面粗度が大きくなってしまい、光学素子成形用
型として不適当なものとなっていた。さらに、従来の光
学素子成形用型では、型外周部に剥離も生じていた。こ
れは、ＣｒａＯａの結晶粒が大きくなって膜が脆《なり
、成形時の圧力により膜に割れが生じて剥離したものと
考えられる。

以上のように、本実施例によれば、ＣｒＮを主成分とし
かつＹを２重量％含有した化合物により成形面を形成し
たので、Ｙ２０３が生成されることにより、最表層に生
成されるＣｒａｂｓの結晶粒が大きくなって面粗度が劣
化したり膜が剥離したりすることを阻止することができ
るため、長期間光学素子成形用型として使用することが
できる。

なお、本実施例において、Ｙに代えて、Ｔｈ，Ｂｅ，Ｂ
，Ｃｅ，Ｍｎを用いても同様の効果を得ることかでき、
またこれらの二種以上の元素を用いても良い。

（第２実施例）粒径が１〜２μｍのＣｒＪ，　Ｂ　Ｎ　，　ＹａＯａの
粉末を９８：１．５：０．５の重量比で混合したものを
原料とし、これを熱間静水圧プレス法により焼結した。

次に、その焼結体を型形状に加工した後、光学的要求の
生じる成形面に鏡面加工を施して光学素子成形用型とし
た。本実施例において、Ｙは焼結時にＣｒｚＮ粉末とＢ
Ｎ粉末とを結び付けるバインダーとしての役目を果たす
ために予め酸化物となっている（ただし非品質状態）の
で、成形時には先ずＢが酸化し、次いでＣｒが酸化する
。

このようにして得られた本実施例の光学素子成形用型を
用いて５０００ショットの光学ガラス素子の成形を行な
ったところ、面粗度の劣化や表面の割れ等もなく、光学
素子成形用型として要求される表面特性を維持していた
。

以上のように、本実施例によれば、Ｂ２０ｉがＣｒ＊Ｏ
ａよりも優先的に生成されることにより、後から成長す
るＣｒ２０ａの結晶粒が大きくなって面粗度が劣化した
り表面が脆くなって割れたりすることを阻止することが
できるため、長期間光学素子成形用型として使用するこ
とができる。また、本実施例では、型基材にコーティン
グ処理をする必要がないため、コストの点からも有利で
あり、コーティングが剥離して劣化するおそれもなく、
長寿命化が可能となる。

［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、Ｃ
ｒおよびＮに加えてＹ，Ｔｈ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃｅ，Ｍｎの
うちの少なくとも一つの元素を０．０１〜２０重量％含
有させているので、Ｙ，Ｔｈ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃｅ，Ｍｎの
酸化物が生成された後にＣｒ２０ａが生成されるため、
Ｃｒ＊Ｏｉの結晶粒の成長はＹ，Ｔｈ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃｅ
，Ｍｎの酸化物の存在によって阻止され、長期間成形に
使用しても必要な表面特性を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の光学素子成形用型の一実施例を示す縦断面
図である。１・・・基材２・・・ＳｉＣ被膜３・・・型基材４・・・被膜

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも成形面を、クロムおよび窒素を主成分
としかつイットリウム、トリウム、ベリリウム、ホウ素
、セリウム、マンガンのうちの少なくとも一つの元素を
０．０１〜２０重量％含有した材料により形成したこと
を特徴とする光学素子成形用型。